¿Qué es hidrolisis térmica?

La hidrolisis térmica es un pre-tratamiento al proceso convencional de digestión anaeróbica de materia orgánica. En general, consta de dos etapas:

  1. La material orgánica se calienta a altas presiones
  2. El material presurizado de descomprime súbitamente (flash)

Esta doble acción rompe la estructura celular y consigue un residuo más biodegradable, mejorando el rendimiento de la digestión anaeróbica y produciendo más biogás.

Además, la hidrolisis térmica esteriliza el residuo. Esta destrucción de patógenos, o pasteurización, resulta en un lodo de alta calidad que puede ser utilizado como fertilizante incluso bajo la legislación más estricta.

Finalmente, este pre-tratamiento ajusta la reología del material y permite doblar los flujos de carga a los digestores anaerobios. La deshidratabilidad del lodo mejora significativamente, lo que resulta en menores volúmenes de biosólidos.

La investigación y desarrollo de esta tecnología comenzó en los años 90, y ha progresado enormemente desde entonces, evolucionando desde los procesos discontinuos iniciales hasta la tecnología puntera del proceso TH4+.

¿Qué es TH4+?

TH4+, la hidrolisis térmica para +, es la innovadora tecnología de teCH4+ , y consta de los siguientes pasos:

1. Acondicionamiento de la alimentación

El residuo orgánico se lleva a los tanques de dosificación, donde se calienta con vapores procedentes de la etapa de recuperación de calor (etapa 3) para optimizar la eficiencia energética del proceso. Dos tanques paralelos de dosificación alimentan secuencialmente la materia orgánica a los recipientes de presurización, donde se aumenta su presión utilizando vapor o aire comprimido. Esto permite que el material fluya sin necesidad de bombas o cualquier otro dispositivo mecánico.

2. Hidrolisis

El material presurización se lleva a un mezclador, en el que se inyecta vapor vivo para alcanzar la temperatura deseada de una forma muy rápida. En los procesos convencionales el material a hidrolizar se mantiene a altas temperaturas durante unos 30 minutos, un tiempo suficientemente largo para que aparezcan reacciones secundarias que reducen su potencial metanogénico. Esto limita en la práctica la temperatura de hidrolisis a 180ºC. El proceso TH4+ supera ese obstáculo con un tiempo de calentamiento extremadamente bajo, menor de 5 segundos. Esto minimiza extraordinariamente el impacto de las reacciones secundarias incluso a temperaturas tan altas como 220ºC. El material caliente y a presión se descomprime a un tanque de regulación que asegura un control de presión estable a todo el proceso.

3. Recuperación de calor

El contenido del tanque de regulación se descomprime súbitamente a través de una serie de válvulas de flash. Esto rompe la estructura interna, logrando un material más soluble y más biodegradable. La fase liquida, ya hidrolizada, pasa al proceso de digestión anaerobia, mientras que los vapores se recirculan a los tanques de dosificación (etapa 1) por medio de un termocompresor.

¿Por qué hidrolisis térmica?

  • Incrementa la producción de biogás un 30% aprox.
  • Mejora la calidad del biogás (mas CH4, menos H2S)
  • Disminuye las emisiones de GEI y la huella de carbono: el biogás adicional es una energía renovable
  • Reduce el volumen de lodos y su coste de secado y manejo
  • Mejora la calidad del biosólido y lo hace inodoro y libre de patógenos.
  • Permite una digestión anaerobia más estable y sin formación de espumas.
  • Puede ahorran gastos de capital innecesarios al doblar la tasa de carga a los digestores anaerobios.

¿Por qué TH4+?

  • Tecnología puntera
  • Proceso continuo, sin las desventajas de los procesos batch
  • Calentamiento súper rápido que permite mayores presiones y temperaturas
  • No utiliza bombas para presurizar el material viscoso y abrasivo:
  • Mayor confiabilidad ya que elimina problemas mecánicos
  • Menor coste de mantenimiento
  • El tanque de regulación asegura un control de presión estable en todo el sistema
  • Recuperación de calor optimizada para menores consumos específicos de energía.
  • Diseño compacto

Comparación de tecnologías

CompañíaTecnologíaTiempo (min.)Temp. (ºC)FlashReactorCambiado de calorBombasMantenim.Tamaño
CambiTHP30165YTanqueNSAA
VeoliaExelys30165NTapónSSAA
SH+ELysotherm30165NTanqueSSAA
SustecTurboTec30165NTanqueSSAA
AqualogyActylis15170YLoopNSAB
teCH4+TH4+< 1220-160DobleNuevo conceptoNNBB
A: Alto / B: Bajo / S: Si / N: No

Comparación económica

Basado en un proceso de hidrolisis térmica para una planta de 400,000 habitantes equivalentes, los principales beneficios económicos son:

TH4+
Competencia

Ahorros Biogás, k€/año

200
190
+0%

Ahorros Biosólidos, k€/año

310
296
+0%

Ahorros Emisiones CO2, k€/año

10
10

Coste de energía, k€/año

-10
-40
+0%

Coste de mantenimiento, k€/año

-30
-36
+0%
Ahorro total, k€/año
480
420
+0%

Inversión total, k€

1800
3000
-0%

Retorno Años

3.8
7.1
-0%

Retorno TIR, %

26.4%
12.7%
+0%

Retorno VAN, k€

2200
640
+0%