PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA RECICLAJE Y VALORIZACIÓN DE RESIDUOS DOMÉSTICOS BIODE- GRADABLES PRODUCIDOS EN VIVIENDAS DE COMUNIDADES DE VECINOS MEDIANTE PLANTAS DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS PARA PRODUCIR ELECTRICIDAD, ABONO Y CALENTAR AGUA.

[1] Procedimiento y dispositivo para reciclaje y valorización de los residuos domésticos biodegradables producidos en viviendas en comunidades de vecinos, mediante plantas de producción de biogás para producir electricidad, abono y calentar agua.

[2] La invención se refiere a un procedimiento y dispositivo para reciclar y valorizar todos los residuos domésticos biodegradables producidos en las viviendas en las comunidades de vecinos, así como opcionalmente los residuos biodegradables procedentes de jardines.

[3] Los residuos domésticos biodegradables son en primer lugar triturados mediante un triturador dispuesto en los fregaderos de las cocinas y después conducidos mediante una red separativa independiente de la red de fecales propia del edifico hasta una planta de producción de biogás formada por un grupo de digestores en fases o monoetapa, los mecanismos de seguridad y control necesarios, un consumidor de biogás, un depósito de biogás y un lugar para la deposición del material inerte resultante de la biodigestión de los residuos orgánicos.

[4] En este grupo de digestores se produce la fermentación controlada de los residuos orgánicos. Como consecuencia de dicha fermentación controlada se produce biogás.

[5] La composición del biogás generado es la siguiente: metano (CH4), CO2 y otros compuestos químicos.

[6] El biogás se puede aprovechar energéticamente a través de su combustión, siendo su poder calorífico de 4000 a 6000 Kcal/metro cúbico.

[7] Este biogás es consumido en el consumidor del biogás, y utilizado para la producción de energía eléctrica, mecánica o calentamiento de agua.

[8] Para que tenga lugar la biodigestión, se alimentarán los digestores con el material triturado procedente de las cocinas, y se tendrá controlado en todo momento el PH, la temperatura, la dilución del contenido de los digestores y la presión del biogás. El sistema estará dotado en todos los puntos de los mecanismos de control que garanticen en correcto funcionamiento del dispositivo y su seguridad.

[9] El sistema incluye un dispositivo almacenador de gas. [10] Como consecuencia de la fermentación de los residuos, arroja un producto inerte que será retirado de los digestores. Una vez secado convenientemente podrá ser utilizado como abono. El volumen y peso de este producto es menor que el volumen y peso de los residuos que entran en el sistema.

[11] Todo el subproducto sólido de la invención, es un fertilizante orgánico cuyo peso y volumen seco son menores que el peso y volumen de los residuos biodegradables que se introducen en el dispositivo.

[12] Supone una valorización de residuos y un posible uso beneficioso en la agricultura o en la mejora de suelos. Esto es importante en zonas cuyos suelos adolecen de déficit en materia orgánica o se encuentran en proceso de desertización.

[13] Según la Directica 1999/31/CE del 26 de abril de 1999, relativa al vertido de residuos y origen del Real Decreto 1481/2001 de 27 de diciembre por el que se regula la eliminación de residuos mediante depósitos en vertedero, son 'residuos biodegradables, todos los residuos que puedan descomponerse de forma aerobia o anaerobia, tales como residuos de alimentos y de jardín, el papel y el cartón.'

[14] El artículo 5 del Real Decreto 1481/2001, establece que 'La Administración General del Estado y las Comunidades Autónomas deben elaborar un programa conjunto de actuaciones para reducir los residuos biodegradables destinados a vertederos. Este programa debe incluir medidas que permitan alcanzar los objetivos específicos que para residuos urbanos biodegradables recoge el artículo 5.2. del citado Real Decreto, en particular mediante reciclaje, compostaje y otras formas de valorización como producción de biogás mediante digestión anaerobia.'

[15] El artículo 5.2, del Real Decreto 1481/2001, establece que deberán alcanzarse los siguientes objetivos:

[16] a) a más tardar el 16 de julio de 2006, la cantidad total (en peso) de residuos urbanos biodegradables destinados a vertedero no superará el 75 % de la cantidad total de residuos urbanos biodegradables generados en 1995,

[17] b) a más tardar el 16 de julio de 2009, la cantidad total (en peso) de residuos urbanos biodegradables destinados a vertedero no superará el 50 % de la cantidad total de residuos urbanos biodegradables generados en 1995,

[18] c) a más tardar el 16 de julio de 2016, la cantidad total (en peso) de residuos urbanos biodegradables destinados a vertedero no superará el 35 % de la cantidad total de residuos urbanos biodegradables generados en 1995.

[19] Actualmente, los residuos domésticos son enviados a vertedero en muchos casos sin realizar ninguna separación previa.

[20] La presente invención, supone una separación de la fracción biodegradable de los residuos domésticos, de modo que facilita la eficiencia de la recogida selectiva de los residuos urbanos. [21] La presente invención supone, aún en el caso del depósito en vertederos de los restos de los residuos, una disminución del volumen depositado en vertedero.

[22] La presente invención supone el aprovechamiento energético del biogás. Una tonelada de residuos domésticos biodegradables puede producir de 330 a 550 metros cúbicos de biogás. En vertederos y en condiciones normales no es posible recuperar mas de 220 metros cúbicos de biogás por tonelada a lo largo de la vida útil del vertedero, y ello mediante el empleo de tecnologías de diseño y explotación complejas y solamente viables en grandes vertederos. De esta manera, al menos unos 110 metros cúbicos de biogás por cada tonelada de residuos biodegradables escaparía a la atmósfera.

[23] El metano es un gas de potente efecto invernadero. Un metro cúbico de metano tiene el mismo efecto invernadero que 23 metros cúbicos de CO2.

[24] Como orden de magnitud, en España, el 35 % del metano generado proviene de vertederos y representa el 5% del total de gases de efecto invernadero.

[25] Por otra parte, el depósito residuos orgánicos en vertedero, supone una serie de inconvenientes, como son:

[26] • La liberación de biogás en la atmósfera.

• El riesgo de combustiones y explosiones como consecuencia de la producción y liberación incontrolada de biogás a la atmósfera, o la formación de bolsas de biogás.

• La inestabilidad que provoca la masa de residuos depositada como consecuencia de la variación de volumen que tiene lugar como consecuencia de La degradación de la materia orgánica.

• La inestabilidad por deslizamientos de la masa de residuos vertida.

• La dificultad de clausura final del vertedero como consecuencia de las inestabilidades mencionadas.

• La posible dificultad de vegetación en obras de clausura de vertedero como consecuencia del desplazamiento del oxígeno en el sustrato.

• La generación de lixiviados cuyas características varían dependiendo de su antigüedad. En general, se trata de lixiviados que inicialmente tienen pH ácido (aunque con el paso del tiempo años tienden al pH de equilibrio), tienen altísimas tasas de DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) y DQO (Demanda Química de Oxígeno), y pueden contener un alto número de contaminantes peligrosos, al movilizarlos por disolución a causa de su pH ácido. Si no se recogen de forma controlada, son una fuente potencial de contaminación para las aguas superficiales, subterráneas y el suelo en el entorno del vertedero, por su elevado potencial de ecotoxicidad. Aun en el caso de su recogida de forma controlada, requieren de tratamientos en general muy costosos para poder cumplir con los límites de vertidos a cauces impuestos por la legislación de aguas. [27] La presente invención evita la emisión del biogás producido por la descomposición de la materia orgánica en los vertederos. [28] La presente invención, reduce el riesgo de combustiones y explosiones en la medida en que utiliza residuos biodegradables evitando su depósito en vertedero. [29] La presente invención reduce las inestabilidades en los vertederos por deslizamiento en la medida en que evita el depósito en vertederos de residuos biodegradables. [30] La presente invención facilita la clausura final del vertedero al minorar las inestabilidades por el menor depósito en vertedero de residuos biodegradables. [31] Por el mismo motivo, reduce la dificultad de vegetación en obras de clausura de vertedero como consecuencia del desplazamiento de oxígeno en el sustrato. [32] En la medida que reduce el depósito en vertederos de residuos biodegradables, reduce la generación de lixiviados y con ella los riesgos de contaminación de aguas y suelo.

Sector técnico

[33] Esta invención se encuadra dentro del campo del reciclaje de residuos urbanos y las energías renovables. Técnica anterior

[34] Existen documentos como el ES 2 233 667 T3, ES 2 268 798 T3, el US-PS

4,594,078, DE- 19538579, EP 0 934 938, entre otros muchos que se refieren a la invención de un biorreactor para la metanización de biomasa en el que se propone una disposición y un funcionamiento de un biorreactor a partir del momento en que la biomasa entra en el tanque digestor hasta el momento de producción de gas.

[35] Ningún documento determina que la alimentación de los digestores se realizará mediante residuos biodegradables procedentes de las cocinas de las viviendas.

[36] Ningún documento define que se procederá a triturar los residuos biodegradables producidos en las viviendas mediante un triturador situado en la cocina, preferentemente en el fregadero.

[37] Ningún documento define un sistema para la conducción del residuo biodegradable triturado a través de una red separada de la red de fecales del edificio hasta los bio- rreactores. Problema técnico

[38] La presente invención supone el aprovechamiento energético del biogás. Una tonelada de residuos domésticos biodegradables puede producir de 330 a 550 metros cúbicos de biogás. En vertederos y en condiciones normales no es posible recuperar mas de 220 metros cúbicos de biogás por tonelada a lo largo de la vida útil del vertedero, y ello mediante el empleo de tecnologías de diseño y explotación complejas y solamente viables en grandes vertederos. De esta manera, al menos unos 110 metros cúbicos de biogás por cada tonelada de residuos biodegradables escaparía a la atmósfera. [39] El metano es un gas de potente efecto invernadero. Un metro cúbico de metano tiene el mismo efecto invernadero que 23 metros cúbicos de CO2. [40] Como orden de magnitud, en España, el 35 % del metano generado proviene de vertederos y representa el 5% del total de gases de efecto invernadero. [41] Por otra parte, el depósito residuos en vertedero, supone una serie de inconvenientes, como son:

• La liberación de biogás en la atmósfera.

• El riesgo de combustiones y explosiones como consecuencia de la producción y liberación incontrolada de biogás a la atmósfera, o la formación de bolsas de biogás.

• La inestabilidad que provoca la masa de residuos depositada como consecuencia de la variación de volumen que tiene lugar como consecuencia de La degradación de la materia orgánica.

• La inestabilidad por deslizamientos de la masa de residuos vertida.

• La dificultad de clausura final del vertedero como consecuencia de las inestabilidades mencionadas.

• La posible dificultad de vegetación en obras de clausura de vertedero como consecuencia del desplazamiento del oxígeno en el sustrato.

• La generación de lixiviados cuyas características varían dependiendo de su antigüedad. En general, se trata de lixiviados que inicialmente tienen pH ácido (aunque con el paso del tiempo años tienden al pH de equilibrio), tienen altísimas tasas de DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) y DQO (Demanda Química de Oxígeno), y pueden contener un alto número de contaminantes peligrosos, al movilizarlos por disolución a causa de su pH ácido. Si no se recogen de forma controlada, son una fuente potencial de contaminación para las aguas superficiales, subterráneas y el suelo en el entorno del vertedero, por su elevado potencial de ecotoxicidad. Aun en el caso de su recogida de forma controlada, requieren de tratamientos en general muy costosos para poder cumplir con los límites de vertidos a cauces impuestos por la legislación de aguas.

Solución técnica

[42] Los residuos domésticos biodegradables son en primer lugar triturados mediante un triturador dispuesto en los fregaderos de las cocinas, preferentemente debajo de ellos y después conducidos mediante una red separativa independiente de la red de fecales propia del edifico hasta una planta de producción de biogás formada por un grupo de digestores en fases o monoetapa, los mecanismos de seguridad y control necesarios, un consumidor de biogás, un depósito de biogás y un lugar para la deposición del material inerte resultante de la biodigestión de los residuos orgánicos.

[43] En este grupo de digestores se produce la fermentación controlada de los residuos orgánicos. Como consecuencia de dicha fermentación controlada se produce biogás.

[44] La composición del biogás generado es la siguiente: metano (CH4), CO2 y otros compuestos químicos.

[45] El biogás se puede aprovechar energéticamente a través de su combustión, siendo su poder calorífico de 4000 a 6000 Kcal/metro cúbico.

[46] Este biogás es consumido en el consumidor del biogás, y utilizado para la producir energía eléctrica, mecánica o calentar de agua.

[47] Para que tenga lugar la biodigestión, se alimentarán los digestores con el material triturado procedente de las cocinas, y se tendrá controlado en todo momento el PH, la temperatura, la dilución del contenido de los digestores y la presión del biogás.

[48] El sistema estará dotado en todos los puntos de los mecanismos de control que garanticen en correcto funcionamiento del dispositivo y su seguridad.

[49] El sistema incluye un dispositivo almacenador de gas.

[50] Como consecuencia de la fermentación de los residuos, éstos se transforman en un producto inerte que será retirado de los digestores. Una vez secado convenientemente podrá ser utilizado como abono.

[51] El volumen y peso del producto inerte que se forma como consecuencia de la biodigestión de los residuos orgánicos es menor que el volumen y peso de los residuos que entran en el sistema.

[52] Todo el subproducto inerte de la invención, es un fertilizante orgánico cuyo peso y volumen seco son menores que el peso y volumen de los residuos biodegradables que se introducen en el dispositivo.

Efectos ventajosos

[53] La presente invención reduce la emisión a la atmósfera de biogás, uno de cuyos componentes es gas metano, que posee un potente efecto invernadero.

[54] El biogás se puede aprovechar energéticamente a través de su combustión, siendo su poder calorífico de 4000 a 6000 Kcal/metro cúbico.

[55] Este biogás es consumido en el consumidor del biogás, y utilizado para la producción de energía eléctrica, mecánica o calentamiento de agua.

[56] Como consecuencia de la fermentación de los residuos, la invención arroja un producto inerte que será retirado de los digestores. Una vez secado convenientemente podrá ser utilizado como abono. [57] El volumen y peso de este producto es menor que el volumen y peso de los residuos que entran en el sistema. [58] La presente invención, reduce el riesgo de combustiones y explosiones en la medida en que utiliza residuos biodegradables evitando su depósito en vertedero. [59] La presente invención reduce las inestabilidades en los vertederos por deslizamiento en la medida en que evita el depósito en vertederos de residuos biodegradables. [60] La presente invención facilita la clausura final del vertedero al minorar las inestabilidades por el menor depósito en vertedero de residuos biodegradables. [61] Por el mismo motivo, reduce la dificultad de vegetación en obras de clausura de vertedero como consecuencia del desplazamiento de oxígeno en el sustrato. [62] En la medida que reduce el depósito en vertederos de residuos biodegradables, reduce la generación de lixiviados y con ella los riesgos de contaminación de aguas y suelo.

Descripción breve de las figuras

[63] En LA FIGURA 1 se representa esquemáticamente el funcionamiento de la invención, que consta de los siguientes elementos: [64] • Triturador de desechos orgánicos en cada una de las cocinas de la comunidad

(1).

• Red separativa de los desechos del fregaderos (2) de las cocinas independiente de la red de fecales (3) de las viviendas.

• Tanque de almacenamiento y tratamiento previo de residuos (6)(en instalaciones de la comunidad).

• Válvula para verter excesos del agua(7) a la red de fecales. (3)

• Planta de biogás (4), que esquemáticamente está representada por:

• Alimentación del biodigestor.

• Biodigestor (Centro de tratamiento de residuos y productor de biogás. (8)

• Almacenamiento de biogás). (9)

• Sistemas de recogida del digestato o lo que es lo mismo efluente para abono. (10)

• Consumidor de biogás. (5)

• Quemador de excesos de gas. (11)

• Dispositivo generador de electricidad. (13)

• Sistama de calentamiento de agua. (14)

• Sistemas de seguridad y control.