Ensayos BMPLodos y aguas residuales industriales
Pulp and paper mill biosludge — BMP: 25 estudios, media ponderada 100 m³ CH₄/t SV
Pulp and paper mill biosludge: 25 registros de datos BMP procedentes de 4 publicaciones, media ponderada 100 m³ CH₄/t SV, rango 67–209.
valoración: negativaCH₄ ≈ 52 % (estimación)
Foto Aleš Makovec / Wikimedia Commons, licencia CC BY-SA 3.0, archivo de origen; cambios: recorte
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- Media ponderada
- 100m³ CH₄/t SV
- Rango
- 67–209m³ CH₄/t SV
- Registros
- 25estudios
- Publicaciones
- 4fuentes
- Temperaturas
- 20 °C, 35 °C, 37 °C, 38 °Cdel ensayo
Metano en el biogás
Contenido medio de metano · ≈ 5,2 kWh/m³ de biogás
estimación según el tipo de sustrato Los estudios recopilados no contienen ninguna medición. El intervalo se deduce de la composición aproximada (predominio de carbohidratos (sin características de proteína ni de grasa)) y de los rendimientos de los grupos de compuestos según la FNR.
Valoración para plantas de biogás
negativa — valoración editorial para plantas de biogásPuede poner en peligro la estabilidad del proceso: no merece la pena aceptarlo ni siquiera con un pago elevado
Potencial por tonelada de materia fresca: muy bajo (1 m³ CH₄/t); riesgo para el proceso: inhibidores, azufre. Costes de manipulación: fibras, capa flotante, degradación lenta. Bajo potencial combinado con riesgo para el proceso y costes de manipulación.
¿Por qué? Factores de la valoración
Potencial por tonelada −1
- −1potencial 1 m³ CH₄/t de materia fresca (BMP 100 × MS 2,2 % × SV 68 %)
Estabilidad del proceso −1,25
- −1inhibidores: naturales o residuales (p. ej. limoneno, polifenoles, antibióticos, metales)
- −0,25azufre: H₂S en el biogás (toxicidad para las bacterias, corrosión, desulfuración)
Manipulación y costes −1
- −0,5fibras, capa flotante: trituración y mezcla intensiva
- −0,5degradación lenta: largo tiempo de retención
Puntos totales: −3,25 · umbrales: ≥ 2,5 muy buena, ≥ 1 buena, por debajo: neutra; negativa si hay riesgo acumulado para el proceso.
Bajo potencial combinado con riesgo para el proceso y costes de manipulación.
Añadir a la calculadora de codigestión Datos CSV
Curvas BMP de 25 estudios
Media ponderada Registros individuales
Las líneas discontinuas son una curva de modelo (cinética de primer orden, B(t) = B₀·(1 − e−kt)); el punto final procede de la publicación. Todas las curvas son curvas de modelo.
Producción acumulada de metano a lo largo del ensayo [m³ CH₄/t SV]. La línea gruesa es la media ponderada de todos los registros (100); los puntos marcan los valores finales indicados en las publicaciones. Sitúe el cursor sobre el gráfico para leer los valores; haga clic en un elemento de la leyenda para ocultar o mostrar un registro.
Mostrar los registros restantes en la leyenda (13)
Registros y fuentes
Descargar CSV| Fuente | BMP m³ CH₄/t SV | Temperatura | Muestra | Curva |
|---|---|---|---|---|
| Karlsson et al. (2011) · 1 DOI | 89 | 37 °C · mesófilo | Mill 6 mech | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 2 DOI | 97 | 37 °C · mesófilo | Mill 4 CTMP/Kraft | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 3 DOI | 138 | 37 °C · mesófilo | Mill 1 mech | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 4 DOI | 145 | 37 °C · mesófilo | Mill 3 Kraft | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 5 DOI | 155 | 37 °C · mesófilo | Mill 5 | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 6 DOI | 158 | 37 °C · mesófilo | Mill 5 | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 7 DOI | 159 | 37 °C · mesófilo | Mill 2 sulphite | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 8 DOI | 162 | 37 °C · mesófilo | Mill 5 | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 9 DOI | 167 | 37 °C · mesófilo | Mill 5 Kraft/CTMP | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 10 DOI | 173 | 37 °C · mesófilo | Mill 3 | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 11 DOI | 175 | 37 °C · mesófilo | Mill 3 | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 12 DOI | 176 | 37 °C · mesófilo | Mill 2 sulphite | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 13 DOI | 182 | 37 °C · mesófilo | Mill 3 | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 14 DOI | 188 | 37 °C · mesófilo | Mill 3 | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 15 DOI | 197 | 37 °C · mesófilo | Mill 6 mech | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 16 DOI | 199 | 37 °C · mesófilo | Mill 5 | punto final (curva de modelo) |
| Karlsson et al. (2011) · 17 DOI | 209 | 37 °C · mesófilo | Mill 5 | punto final (curva de modelo) |
| Kinnunen et al. (2015) · 1 DOI | 89 | 35 °C · mesófilo | paper biosludge | punto final (curva de modelo) |
| Kinnunen et al. (2015) · 2 DOI | 92 | 35 °C · mesófilo | paper biosludge | punto final (curva de modelo) |
| Kinnunen et al. (2015) · 3 DOI | 93 | 35 °C · mesófilo | paper biosludge | punto final (curva de modelo) |
| Kinnunen et al. (2015) · 4 DOI | 94 | 35 °C · mesófilo | paper biosludge | punto final (curva de modelo) |
| Kinnunen et al. (2015) · 5 DOI | 102 | 35 °C · mesófilo | paper biosludge | punto final (curva de modelo) |
| Kolbl et al. (2014) DOI | 74 | 38 °C · mesófilo | dehidrated Paper mill sludge | punto final (curva de modelo) |
| Meyer i Edwards (2014) · 1 DOI | 67 | 20 °C · psicrófilo | — | punto final (curva de modelo) |
| Meyer i Edwards (2014) · 2 DOI | 68 | 20 °C · psicrófilo | — | punto final (curva de modelo) |
| Media ponderada | 100 | media aritmética 138, SD 46 | ||
Composición típica
- Materia seca (MS)
- 2,2% (rango 0,6–19,7)
- Sólidos volátiles (SV)
- 68 % MS (rango 65–78,4)
Mediana y rango de las determinaciones indicadas en las publicaciones en que se basan los registros BMP de este sustrato (leídas de: MY-D); materia seca: 14 determinaciones, sólidos volátiles: 3 determinaciones.
Fuentes: Karlsson et al. (2011); Kinnunen et al. (2015); Kolbl et al. (2014).
La composición de la materia prima varía entre lotes: para los cálculos de la planta utilice un análisis de su propia muestra. La calculadora inserta automáticamente valores típicos.
Propiedades del proceso
Codigestión: con qué combinarlo y qué vigilar
- se combina bien
sustratos: alta alcalinidad (tampón) — p. ej. Cattle manure, Pig slurry, Cattle slurry, Duck slurry, Rumen and digestive tract content
Dosificación
Introduzca el sustrato gradualmente, empezando con una dosis pequeña y vigilando el proceso (p. ej. FOS/TAC, pH, composición del gas).
Fuentes de los datos del proceso
- Hagos et al. (2017). Anaerobic co-digestion process for biogas production: progress, challenges and perspectives. Renew. Sustain. Energy Rev.
- Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
- Bayr et al. (2012). Thermophilic anaerobic digestion of pulp and paper mill primary sludge and co-digestion of primary and secondary sludge. Water Res.
- Chen, Cheng, Creamer (2008). Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresour. Technol.
La calculadora de codigestión evaluará una mezcla concreta que contenga este sustrato.
Qué muestra la compilación
La compilación reúne 25 registros del potencial de metano (BMP) del sustrato «Pulp and paper mill biosludge» procedentes de 4 publicaciones publicados en 2011–2015. Los resultados van de 67 a 209 m³ CH₄/t SV y la media ponderada es de 100 m³ CH₄/t SV (media aritmética 138, desviación típica 46).
Los ensayos se realizaron a 20, 35, 37, 38 °C (régimen: mesófilo, psicrófilo). Las diferencias de temperatura, inóculo, duración del ensayo y preparación de la muestra son causas habituales de la dispersión de resultados entre laboratorios.
En 25 registros la publicación solo indica el valor final. La línea del gráfico es entonces una curva de modelo (cinética de primer orden) y sirve únicamente para comparar formas: solo el punto final procede de la publicación.
Cómo utilizar estos datos
El BMP describe el potencial obtenido en un ensayo discontinuo en condiciones de laboratorio. En una planta a escala real, el rendimiento depende además del tiempo de retención, la carga del digestor, la mezcla y la composición de la alimentación. Para los cálculos preliminares conviene utilizar la media ponderada y, para evaluar el riesgo, todo el rango de resultados. Al planificar una alimentación concreta, merece la pena encargar un ensayo BMP propio con una muestra representativa.
La metodología en breve
El BMP es la cantidad de metano obtenida a partir de los sólidos volátiles (SV) en un ensayo discontinuo, expresada en m³ de CH₄ por tonelada de SV (numéricamente igual a NmL CH₄/g SV en las publicaciones) y convertida a condiciones normales (0 °C, 101,325 kPa). La media ponderada asigna a cada publicación un peso total de 1, repartido a partes iguales entre sus resultados para el sustrato: un artículo que ensaya veinte variedades no pesa más que uno con una sola muestra. En los programas interlaboratorio la unidad es el laboratorio (peso total 1) y, dentro de él, el peso de un ensayo crece con el número de botellas (réplicas). Los resultados posteriores a un pretratamiento (p. ej. térmico, químico o enzimático) se muestran por separado y no se incluyen en la media.
Las líneas continuas son curvas medidas en los ensayos. Cuando una publicación solo indica el resultado final, dibujamos un modelo cinético de primer orden, B(t) = B₀·(1 − e−kt): solo el punto final procede de la publicación y la forma de la curva es una mera visualización; no debe leerse en ella la producción de un día concreto. Para este sustrato se supuso k = 0,091 d−1 (no hay datos cinéticos del grupo; se utilizó la mediana de todas las constantes de velocidad k disponibles (93 valores)).
Las estadísticas describen la dispersión de los resultados publicados: una compilación descriptiva, no un metaanálisis ni una garantía del rendimiento de la planta.
Resultados tras pretratamiento (4): excluidos de la media
| Fuente | BMP m³ CH₄/t SV | Pretratamiento | Muestra |
|---|---|---|---|
| Karlsson et al. (2011) | 240 | enzymatic | Mill 5 |
| Karlsson et al. (2011) | 239 | physical-enzymatic | Mill 5 |
| Meyer i Edwards (2014) | 97 | unspecified | paper sludge |
| Meyer i Edwards (2014) | 66 | enzymatic | paper sludge |
Bibliografía
- Karlsson, A.; Truong, X.; Gustavsson, J.; Svensson, B.H.; Nilsson, F.; Ejlertsson, J. (2011). Anaerobic treatment of activated sludge from Swedish pulp and paper mills – biogas production potential and limitations. Environmental Technology 32(14), 1559–1571. DOI: 10.1080/09593330.2010.543932 DOI
- Kinnunen, V.; Ylä-Outinen, A.; Rintala, J. (2015). Mesophilic anaerobic digestion of pulp and paper industry biosludge–long-term reactor performance and effects of thermal pretreatment. Water Research 87, 105–111. DOI: 10.1016/j.watres.2015.08.053 DOI
- Kolbl, S.; Paloczi, A.; Panjan, J.; Stres, B. (2014). Addressing case specific biogas plant tasks: Industry oriented methane yields derived from 5L Automatic Methane Potential Test Systems in batch or semi-continuous tests using realistic inocula, substrate particle sizes and organic loading. Bioresource Technology 153, 180–188. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.12.010 DOI
- Meyer, T.; Edwards, E.A. (2014). Anaerobic digestion of pulp and paper mill wastewater and sludge. Water Research 65, 321–349. DOI: 10.1016/j.watres.2014.07.022 DOI
Todas las fuentes del sitio: bibliografía.
Otros sustratos del grupo «Lodos y aguas residuales industriales»
Pulp residues from paper industry — BMP: 2 estudios, media ponderada 346 m³ CH₄/t SV
346 m³ CH₄/t SV media ponderada de 2 estudios
≈52 %
Waste activated sludge (secondary sludge) — BMP: 12 estudios, media ponderada 151 m³ CH₄/t SV
151 m³ CH₄/t SV media ponderada de 12 estudios
negativa — valoración editorial para plantas de biogás≈58 %
Primary sludge — BMP: 13 estudios, media ponderada 340 m³ CH₄/t SV
340 m³ CH₄/t SV media ponderada de 13 estudios
≈63 %
Dairy wastewater biological sludge — BMP: 2 estudios, media ponderada 293 m³ CH₄/t SV
293 m³ CH₄/t SV media ponderada de 2 estudios
negativa — valoración editorial para plantas de biogás≈66 %