PLANTA DE PRODUCCIÓN DE MICROALGAS CON FINES ENERGÉTICOS AUTORA:

UNIVERSIDAD DE ALMERÍA

FACULTAD DE CIENCIAS EXPERIMENTALES

PROYECTO FIN DE CARRERA

INGENIERÍA QUÍMICA

PLANTA DE PRODUCCIÓN DE

MICROALGAS CON FINES

ENERGÉTICOS

AUTORA: ROSA MARÍA ESCUDERO SANTIAGO

DIRECTOR:

Fº GABRIEL ACIÉN FERNÁNDEZ

Almería, Junio de 2.012

UNIVERSIDAD DE ALMERÍA

FACULTAD DE CIENCIAS EXPERIMENTALES

PROYECTO FIN DE CARRERA

INGENIERÍA QUÍMICA

PLANTA DE PRODUCCIÓN DE

MICROALGAS CON FINES

ENERGÉTICOS

ROSA MARÍA ESCUDERO SANTIAGO

Almería, Junio de 2012

PLANTA DE PRODUCCIÓN DE MICROALGAS CON

FINES ENERGÉTICOS

Memoria presentada por Dª. ROSA Mª ESCUDERO SANTIAGO

para la defensa del Proyecto Fin de Carrera de Ingeniería

Química en la Facultad de Ciencias Experimentales de la

Universidad de Almería.

Almería, a 19 de Junio de 2012.

Fdo.: Rosa Mª Escudero santiago

Con el VºBº del Director del Proyecto:

Fdo.: Francisco Gabriel Acién Fernández

Profesor Titular

Departamento Ingeniería Química

Planta de producción de microalgas con fines energéticos Agradecimientos

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Agradecimientos

Hay muchas personas a las que debo agradecer su apoyo y constancia en

este trabajo. Por haber depositado su confianza y su dedicación desde el

primer momento, por haberme ayudado en los momentos difíciles y hacerme

ver que al final se llega.

Quiero agradecer ante todo a Fº Gabriel Acién, por brindarme la oportunidad

de trabajar a su lado y tenerme tanta paciencia. Por acompañarme en todo

momento y estar pendiente en cada uno de los pasos a seguir. Por el apoyo y

confianza que a veces me falta, y por hacerme ver que todo es posible con

esfuerzo y trabajo. Muchísimas gracias.

No puedo dejar a un lado a mi equipo de trabajo en la Estación

Experimental de la Fundación Cajamar: a Alicia González, que desde que

llegué fue el mejor apoyo que pude tener y la mejor amiga; a Maria Mar

Morales, que se ha convertido en más que una hermana para mí, tanto para los

momentos buenos como para los malos; a Cintia Gómez, que no he conocido

mejor persona y que me haya enriquecido tanto; a José Peña, que creo que sin

él esto no hubiera sido posible; a Jose Antonio Cañas, que siempre está

cuando se le llama; y a tantas otras personas que me han dado ánimos y me

han hecho ver que podía acabar este ciclo de mi vida.

Tengo que agradéceles también a todos mis amigos/as el interés y el apoyo

que han tenido en todo momento, en darme ánimos y llenarme de fuerza, sois

los mejores.

En especial quiero agradecer y dedicar este trabajo a Jesús Muñoz, que me

ha acompañado desde siempre, que me ha aguantado todo mi mal humor, mis

indecisiones, mis altibajos, y me ha soportado en cada momento. Sin su amor y

su apoyo, esto no hubiera sido posible. Gracias por no desesperarte y darme

fuerzas cuando me faltaban.

Ante todo quiero dedicarles este trabajo a mi madre y a mi padre. A mi

madre por el coraje que tiene y el empeño en su trabajo; a mi padre por darme

fuerzas cada día para seguir adelante y estar siempre conmigo, aunque sea de

espíritu y en mi corazón, porque te llevaré siempre y te recordaré siempre.

Planta de producción de microalgas con fines energéticos Resumen

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RESUMEN

La producción de microalgas para fines energéticos está experimentando un

gran desarrollo debido al encarecimiento y agotamiento de los combustibles

fósiles. En base a esto, se está promoviendo la búsqueda y desarrollo de

nuevas tecnologías y fuentes de obtención de energía mediante nuevos

recursos naturales y renovables. Debido a la cantidad de propiedades y

características que presentan las microalgas, tanto a nivel productivo como de

aplicaciones, están desarrollando distintas alternativas para la obtención de

biomasa para la producción de energía, bien como biodiesel o como cualquier

otro biocombustible.

En base a lo expuesto, el presente proyecto tiene como objetivo diseñar el

proceso productivo de microalgas para la obtención de biomasa empleando

para tal fin la especie Scenedesmus suspicatus, gracias a su adaptabilidad a

las condiciones de cultivo desfavorables que se pretenden desarrollar. El

proceso se desarrolla en continuo empleando fotobiorreactores raceway al aire

libre.

En el proceso de producción diseñado pueden diferenciare tres etapas

principales:

1. La primera etapa desarrolla el cultivo de la microalga empleando

fotobiorreactores raceway, cuyo empleo garantiza la obtención de un

producto homogéneo con las propiedades requeridas. Para una

producción fijada en 1.000 Tm de biomasa al año, la planta de

producción está compuesta por 37 reactores operativos con un

volumen total por reactor de 420 m3.

2. La segunda etapa permite la separación de la biomasa, obteniendo

un producto concentrado con un contenido en sólidos del 20%. Esta

operación es llevada a cabo mediante una floculación-decantación

que nos permite favorecer la siguiente etapa de concentración. La

concentración del floculante empleado es de 7,25 mg/L.

Posteriormente se realiza una centrifugación con una centrífuga de

Planta de producción de microalgas con fines energéticos Resumen

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2

cámara y tornillo, apropiada según los requerimientos del proceso,

con un área equivalente de 10,1 m2 y una capacidad de separación

del líquido de 116,6 m3/h.

3. Como tercera etapa se recurre a la conservación del lodo de

microalgas en una cámara de frío provista de 6 tanques de

almacenamiento para albergar el cosechado de una semana. Las

dimensiones de ésta son 10x13 m y 4 m de altura. El área total de la

cámara es de 130 m2.

Hay que destacar la utilización de una caldera para la obtención de gases de

combustión. Se utiliza como fuente de biomasa el lodo de microalga

procedente de la planta de aguas residuales EDAR El Toyo. Además, esta

planta suministrará el agua necesaria para el cultivo de los fotobioreactores, de

manera que se utilizan fuentes muy baratas.

Del estudio económico aplicado al proceso diseñado se obtiene el dato

referente al coste unitario de producción, el cual se sitúa en 0,4 €/kg de

biomasa. Este valor nos proporciona cubrir los gastos anuales totales que

presenta la planta, y obtener un beneficio neto anual de 39.823,98 Є.

Para obtener un VAN positivo, se establece que el producto debe ser

vendido por encima de 0,6 €/kg para hacer viable el proceso. Con un tipo de

interés de 0,05 y una viabilidad de la planta estimada en 15 años, se obtiene un

plazo de recuperación de 6,53 años. Con estos datos el BNP se sitúa en un

9,80%.

Dicho lo anterior, se adjuntan los documentos que permiten ejecutar la

planta objeto del proyecto. Además, se incluye la documentación técnica y

económica que concreta la magnitud física y económica que dicha ejecución

requiere.

Almería, Junio de 2012.

El alumno.

Rosa Mª Escudero Santiago.

Planta de producción de microalgas con fines energéticos Índice del Proyecto

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ÍNDICE DEL PROYECTO

DOCUMENTO Nº 1. MEMORIA JUSTIFICATIVA

DOCUMENTO Nº 2. MEMORIA DESCRIPTIVA

DOCUMENTO Nº 3. ANEJOS A LA MEMORIA

ANEJO Nº 1. LOCALIZACIÓN Y PRODUCCIÓN

ANEJO Nº2. BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA

ANEJO Nº 3. REACTOR RACEWAY

ANEJO Nº 4. FLOCULACIÓN-DECANTACIÓN

ANEJO Nº 5. CENTRIFUGACIÓN

ANEJO Nº 6. ACONDICIONAMIENTO DEL MEDIO

ANEJO Nº 7. DISEÑO DE TANQUES

ANEJO Nº 8. EQUIPOS AUXILIARES

ANEJO Nº 9. INTERCAMBIADORES DE CALOR

ANEJO Nº 10. TUBERÍAS Y BOMBAS

ANEJO Nº 11. INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

ANEJO Nº 12. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

DOCUMENTO Nº 4. PRESUPUESTO

DOCUMENTO Nº 5. PLIEGO DE CONDICIONES

Planta de producción de microalgas con fines energéticos Índice del Proyecto

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DOCUMENTO Nº 6. SEGURIDAD INDUSTRIAL

DOCUMENTO Nº 7. PLANOS

PLANO Nº 1. LOCALIZACIÓN

PLANO Nº 2. PLANO GENERAL DE LA PLANTA

PLANO Nº 3. PLANO DEL FOTOBIOREACTOR

PLANO Nº 4. CÁMARA DE ALMACENAMIENTO

PLANO Nº 5. DIAGRAMA DE FLUJO

PLANO Nº 6. DIAGRAMA DE INSTRUMENTACIÓN

DOCUMENTO 1:

MEMORIA

JUSTIFICATIVA

Planta de producción de microalgas con fines energéticos Memoria justificativa

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ÍNDICE

1.- ANTECEDENTES. ............................................................................ 3

1.1.- Microalgas...............................................................................

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