_HRS Sewage Treatment Applications

Tratamiento de aguas residuales

La termo-hidrólisis o hidrólisis térmica es un proceso en el que cadenas de moléculas largas, como la celulosa y hemi-celulosa, se rompen para obtener los componentes originales de dichas moléculas. Este proceso resulta interesante debido a que permite realizar un pretratamiento de la biomasa de una manera económica para posteriormente obtener etanol o biogás

Debido a su abundancia, la biomasa celulósica ha atraído el interés como materia prima bioenergética que no compite con los productos alimentarios cultivados, evitando posibles efectos de precios negativos que el uso de estos cultivos para la bioenergía pudiese causar. La tecnología posibilita el uso de ciertos residuos industriales para generar energía.

 

HIDRÓLISIS

Hay tres tipos de hidrólisis que rompen las barreras de lignina en la biomasa y las moléculas de celulosa y hemi-celulosas en azúcares:

  • Enzimática: Se utilizan enzimas para romper las estructuras. Es efectivo pero costoso.
  • Ácido diluido: La barrera de lignina se puede romper y las cadenas de celulosa se pueden descomponer utilizando ácidos. Sin embargo, el tratamiento con ácidos requiere materiales costosos y los efluentes pueden causar problemas.
  • Térmica: Aplicando altas temperaturas y presiones se obtiene el mismo efecto: se rompe la barrera de lignina y se descomponen las cadenas de celulosa. Si además se utiliza la explosión de vapor, se mejora el proceso.

Figura: pre-tratamiento termo-hidrólisis

Los procesos térmicos son los más prometedores. Tradicionalmente, se utiliza un calentamiento y una explosión de vapor por lotes. Esto implica mayores costes de inversión y presenta ciertas desventajas frente a una operación en continuo.

TERMO-HIDRÓLISIS EN CONTINUO DESARROLLADA POR HRS HEAT EXCHANGERS

En la termo-hidrólisis se calienta la biomasa entre 160ºC y180 °C a altas presiones. En este proceso la biomasa genera grandes cantidades de otras materias sólidas, lo que provoca un efecto negativo en el correcto funcionamiento de los intercambiadores de calor. Es por ello que se han desarrollado procesos de calentamiento batch. Sin embargo trabajar con procesos batch a altas temperaturas y presiones supone un mayor coste de inversión, ya que se requieren tanques especiales.

A través de la tecnología patentada del intercambiador de calor de superficie rascada HRS UNICUS, se solventan muchos de esos problemas. El intercambiador de calor de superficie rascada posibilita una termo-hidrólisis en continuo y térmicamente muy eficiente. Además, con una configuración en la que se intercambia calor entre la biomasa caliente hidrolizada y la biomasa fría de entrada se consigue una muy alta recuperación energética durante el proceso.

 

Con el intercambiador Serie UNICUS, HRS ha patentado procesos de termo-hidrólisis con y sin explosión de vapor. Ambos procesos presentan las siguientes ventajas:

  • Es un proceso en continuo que permite una producción más eficiente
  • El uso de intercambiadores de calor de superficie rascada asegura una operación sin presencia de ensuciamiento
  • La recuperación energética genera una significativa reducción de costes en el proceso
  • Este proceso se puede aplicar a diferentes materias primas
  • Se puede usar para la producción de biogás y bioetanol
  • Esta tecnología es aplicable en instalaciones ya existentes para mejorar el rendimiento de los procesos
  • Dependiendo de la materia prima utilizada, se puede incrementar el rendimiento (produciendo más biocombustible) y reducir los tiempos de fermentación (con digestores más pequeños)

TERMO-HIDRÓLISIS CON EXPLOSIÓN DE VAPOR

En primer lugar precalentamos la biomasa y a continuación la calentamos a alta presión para realizar la termo-hidrólisis. A continuación la biomasa pasa a un tanque para una rápida despresurización y el calor que se libera es aprovechado para realizar el precalentamiento. Finalmente la biomasa hidrolizada se enfría para su almacenamiento.

_HRS Thermal Hydrolysis with Steam Explosion

Figura: termo-hidrólisis con explosión de vapor

Soluciones HRS para el tratamiento de la biomasa

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