| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| SISTEMAS MODULARES DE DIGESTIÓN ANAERÓBICA-AERÓBICA DE ALTA EFICIENCIA PARA LA GESTIÓN DE LA FRACCIÓN ORGÁNICA DE RSU | | Autor/a | González Gaarslev, Daniel | | Departamento | Física y Matemáticas | | Director/a | Vaquero López, Juan José | | Codirector/a | González Egido, Sergio David | | Fecha de depósito | 22-07-2024 | | Periodo de exposición pública | 23 de julio a 5 de septiembre de 2024 | | Fecha de defensa | Sin especificar | | Modalidad | Presencial | | Programa | Ciencias (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | La tesis objeto de la presentación se enmarca en un proyecto de doctorado industrial financiado en la convocatoria Retos 2017. El proyecto tuvo una duración de 3 años y 2 meses, entre febrero de 2019 y abril de 2022, estando constituido por la Universidad de Alcalá y las entidades privadas Fabrez, Ecocuadrado y Neoliquid. Los objetivos de la tesis son: - Definir parámetros de operación para optimización del proceso de compostaje - Definir dosificación de estructurantes y aditivos para optimización del proceso de compostaje - Diseño y validación de equipos de compostaje intensivo - Fabricación de prototipos (escala laboratorio, escala intermedia y escala industrial) Para lograr los objetivos fue necesario desarrollar una parte experimental y una parte de diseño y fabricación de prototipos que discurrieron paralelas durante la duración del proyecto. Para definir los parámetros de temperatura y aireación que optimizan el proceso se opto por realizar una batería de 5 experimentos en los que, a igualdad de condiciones del sustrato a compostar se ensayaron 5 escenarios de aireación y temperatura controladas. Esto permitió, una vez finalizado cada experimento, evaluar el nivel de madurez y calidad del compost obtenido, pudiendo afirmar así que condiciones generaron un proceso de compostaje más eficiente. Se determinó que una fase mesófila (70º y aireación forzada) de 4 días y que finaliza con una fase de enfriamiento de 3 días por debajo de los 45º. Para la realización de estos experimentos se diseñó y fabricó el Prototipo 1 de escala laboratorio, con capacidad de 20 L y control de aireación y temperatura. Una vez fijados los parámetros se buscó definir la dosis de estructurante lignocelulósico y aditivo (Biochar y vinagre de madera) óptima. Para ello se realizó una segunda batería de 5 experimentos en el que, bajo las condiciones determinadas en la batería 1 se probaron 4 dosificaciones de estructurante, biochar y vinagre de madera así como un experimento control. Una vez finalizado cada experimento se evaluó la madurez del compost generado. Se determinó que el compost con unas mejores cualidades y por lo tanto proveniente de un proceso más optimizado provenía de una dosificación de 10% de estructurante llignocelulósico, 10% de biochar, 5% de compost maduro, 0,5 % de solución de vinagre de madera y 74,5% de biorresiduo. Para la realización de estos experimentos se diseñó y fabricó el Prototipo 2, de escala intermedia, con capacidad para 400 L y control de aireación, temperatura y removido. Con los conceptos en cuanto a condiciones del proceso y dosificación de estructurantes afianzados y con la experiencia e ingeniería generados durante el diseño, fabricación y operación de los prototipos 1 y 2, se abordó la fabricación del prototipo 9, a escala industrial y con capacidad para tartar 500 kg de biorresiduo por día con unas condiciones óptimas en cuanto a control de parámetros del proceso y dosificación de aditivos. El prototipo 9 tiene un coste de fabricación de 28.000 € IVA incluido, estimando un periodo de amortización de 25 años supone un coste de amortización de 1.120 €/año. El coste energético de operación del equipo por cada kg de biorresiduo tratado es de 0,052 €. Al tener el equipo una capacidad de gestión de 180 tn/año, el coste energético es de 9.490 €/año, lo que sumado al coste de amortización asciende a un coste de operación de 10.610 €/año. En cuanto al compost generado el equipo produce 130 tn de compost maduro de alta calidad al año. Esto, de acuerdo con los precios de mercado del año 2024 suponeun ingreso anual de entre 7800 y 14300 € según si se comercializa en formato big-bag o en saco de 40 L. Teniendo en cuenta que la gestión in situ del biorresiduo evita la necesidad de contar con un gestpr de residuos externo, que tiene un coste de 37 €/tn, lo que para el presente caso supondrían 6.660 €/año. De este modo la implantación del prototipo 9 en un productor de biorresiduos de mediano-gran tamaño supone un beneficio de entre 3850 y 10350 €/año. |
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