ES2623842T3 - Fermentador para la producción de biogás a partir de material orgánico bombeable - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la producción de biogás a partir de material orgánico bombeable con una proporción reducida de sustancia seca orgánica en un fermentador, presentando el procedimiento los siguientes pasos: i) introducir en el fermentador el material orgánico bombeable a través de una entrada, ii) producir y mantener un medio anaeróbico, un valor de pH de al menos 7 y una temperatura en el intervalo mesófilo a termófilo, iii) producir un flujo de material del material orgánico bombeable a través de un reactor de lecho fijo, así como de una cámara de sedimentación del fermentador, iv) recuperar las fracciones específicamente más ligeras del material orgánico bombeable en una sección de recuperación, v) así como recoger el gas resultante y retirar de forma continua o paso a paso el resto de fermentación fermentado.

Description

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DESCRIPCION

Fermentador para la produccion de biogas a partir de material organico bombeable

La presente invencion se refiere a un procedimiento para la produccion de biogas a partir de material organico bombeable con proporcion reducida de sustancia seca organica (sso) segun la presente reivindicacion 1, asi como a un fermentador adecuado para llevar a cabo el procedimiento segun la reivindicacion 1.

Los fermentadores para la produccion de biogas tienen cada vez mayor interes, desde que la discusion sobre energlas renovables, as! como su explotacion, se ha ido convirtiendo cada vez mas en protagonista del interes publico. Este tipo de fermentadores se conocen del uso en explotaciones agricolas, as! como en plantas de depuracion municipales. El principio de estos fermentadores es que se almacena material organico en un deposito cerrado y los compuestos de carbono organicos contenidos se descomponen mediante actividad microbiana dando lugar a gas metano, el cual se recoge y se usa para la generacion de calor y/o de corriente. La energla obtenida de esta manera es casi neutral en lo que a CO2 se refiere, dado que el dioxido de carbono liberado durante la combustion se elimino anteriormente mediante fotoslntesis vegetal a la atmosfera.

En lo sucesivo se describe en primer lugar el proceso de fermentacion que se desarrolla mediante exclusion de oxlgeno, para la produccion de biogas. La totalidad del proceso de fermentacion puede dividirse en varias fases. En la primera fase, los carbohidratos, grasas y protelnas contenidos en el substrato a fermentar se desintegran mediante microorganismos, facultativa y obligadamente anaerobicos, dando lugar a compuestos de hidrocarburos de bajo peso molecular (cuerpos C1-C5). Los carbohidratos se descomponen en este caso sucesivamente dando lugar a acido propionico o acido butlrico o butanol, los acidos grasos se descomponen por via de la p-oxidacion por fases en unidades de C2, las cuales se liberan como acido acetico y los aminoacidos acoplados mediante la reaccion de Stickland se descomponen dando lugar a acido acetico, amoniaco y CO2.

Estos productos intermedios se descomponen por su parte dando lugar a los substratos metanogenicos acido acetico (CH3COOH), hidrogeno (H2), acido carbonico (H2CO3), acido formico (HCOOH) y metanol (CH3OH). Estos substratos metanogenicos son descompuestos por su parte por bacterias obligadamente anaerobicas, de conformacion de metano (metanogenicas), de los generos Methanobacterium, Methanosarcina y Methanospirillum en la siguiente reaccion dando lugar a metano, dioxido de carbono y agua:

1) CH3COO- + H+------> CH4 + CO2

2) HCO3 - + H+ + 4H2 - - > CH4 + 3 H2O

3) HCOO- + H+ + 3H2 - - > CH4 + 2 H2O

4) CH3OH + H2 ------ > CH4 + H2O

El HCO3- mencionado en la reaccion 2) resulta en este caso mediante la solucion de dioxido de carbono en agua segun la siguiente ecuacion:

5) H2O + CO2 -----> HCO3- + H+.

Mas del 70 % del metano resulta mediante la segregacion de acido acetico, es decir, mediante la reaccion 1. Dado que en el caso de la fermentacion de biogas se trata de un proceso de mezcla, en el cual en las diferentes fases estan activos diferentes microorganismos, han de tenerse en consideracion las diferentes condiciones de todos los microorganismos, para alcanzar un rendimiento en la medida de lo posible alto. Son decisivas no obstante, las condiciones necesarias para la actividad de las bacterias metanogenicas. Estas ultimas requieren debido a sus propiedades como organismos anaerobios obligados, un medio estrictamente libre de oxlgeno. Ademas de ello, prefieren un valor de pH ligeramente alcalino.

Del documento DE 197 564 85 se conoce un digestor con dispositivo de agitacion para el uso en instalaciones de biogas agricolas e instalaciones depuradoras municipales. Este presenta una superficie de base redonda, un tubo de empalme de llenado y un dispositivo de agitacion dispuesto en el perlmetro del digestor, con un eje de accionamiento. El dispositivo de agitacion esta alojado en un tubo de agitacion dispuesto por debajo del tubo de empalme de llenado. El tubo de agitacion se extiende preferiblemente en perpendicular. El contenido del deposito de fermentacion se templa a traves de un calefactor de pared. El substrato a fermentar se introduce a traves de un tubo de empalme de llenado dispuesto relativamente arriba en el deposito de fermentacion, mientras que a traves de una salida dispuesta mucho mas abajo, se bombea material fermentado que se encuentra mas abajo en el deposito y se lleva a un almacen de residuos de fermentacion.

Los substratos que pueden usarse en un fermentador de este tipo han de tener una proporcion relativamente alta de sustancia seca organica (sso). De esta manera por ejemplo, plantas energeticas como malz o trigo, presentan una proporcion de sso de mas de 60 % en peso. Con este tipo de plantas energeticas pueden lograrse con volumenes de fermentacion relativamente bajos, altos rendimientos de biogas, dado que con estas plantas pueden ajustarse altas cargas volumetricas.

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La alta “carga volumetrica” es una medida para la carga biologica de un fermentador. En una instalacion de biogas convencional puede lograrse una carga volumetrica de 2 a 5 kg de sso/m3 por dia. En el caso de una carga volumetrica de 2 kg de sso/m3 por dia se habla de una carga baja. Una carga volumetrica de mas de 5 kg de sso/m3 por dia se denomina como carga alta.

El documento DE 3604415 divulga un procedimiento de varios niveles para la transformacion de materias organicas e inorganicas mediante catalizadores, caracterizado por que el reactor esta configurado de manera cilindrica, hay dispuestos otros cilindros concentricamente en el reactor y conforman niveles separados, los niveles son atravesados verticalmente, los niveles son atravesados sucesivamente y de forma alterna desde arriba hacia abajo y desde abajo hacia arriba, los niveles atravesados desde abajo hacia arriba tienen en el extremo superior un rebosadero al siguiente nivel, los niveles atravesados desde arriba hacia abajo presentan en el extremo inferior canales de rebose al siguiente nivel, tras el ultimo nivel , eventualmente en un dispositivo combinado, se produce una desgasificacion y una separation de materiales solidos, pudiendo realimentarse estos al ultimo nivel, siendo atravesados automaticamente los niveles individuales asi como el desgasificador-separador combinado debido a alturas de Kquido que se reducen, asi como transformacion de materia heterogenea en aumento al atravesar el reactor y produciendose desgasificacion heterogenea al atravesar el espacio de desgasificacion.

El documento EP0335825A1 divulga un procedimiento para la preparation anaerobica de dos niveles de substratos liquidos con alta carga organica en un unico reactor con dos camaras unidas entre si, en la primera de las cuales se produce la hidrolisis y la fermentation acida (camara de fermentation) y en la segunda, la conformation de metano (camara de digestion), produciendose la introduction del substrato en la camara de digestion por la parte inferior de la camara de digestion, pudiendo extraerse ademas de ello, materias solidas sedimentadas en la zona de la base del reactor, desviandose ademas de ello la proportion de aguas residuales del substrato tratado por arriba de la camara de digestion y retirandose el gas de fermentacion conformado y el gas de digestion por encima del nivel de liquido, suministrandose el substrato a la camara de fermentacion a una distancia de la base de la camara de fermentacion a una altura de como maximo un tercio del nivel de liquido de la camara de fermentacion, las materias solidas contenidas en el substrato y los productos de descomposicion conformados se sedimentan en gran medida en la camara de fermentacion y se separan por separado como lodo de fermentacion y solo se introduce en la camara de digestion el substrato liberado en gran medida de materias solidas desde la parte superior de la camara de fermentacion, produciendose la introduccion a una distancia de la base de la camara de digestion a una altura de como maximo un tercio del nivel de liquido de la camara de digestion.

El documento DE 4415017 divulga un reactor de biogas combinado de dos niveles para la preparacion de en particular estiercol Kquido, el cual consiste en un reactor de biogas con un primer nivel de procesamiento configurado en la parte inferior en forma de embudo, y un segundo nivel de procesamiento anular, los cuales estan unidos entre si a traves de aberturas de paso, en las cuales hay instalaciones de conduction de gas, estando configurada la parte superior del reactor de biogas para una separacion de gas en un espacio de gas de CH y en un espacio de gas de CO, disponiendose dentro del primer nivel del procesamiento, para el ajuste de la temperatura de proceso, dispositivos de calefaccion, y para evitar la conformacion de una capa flotante, un dispositivo de mezcla, disponiendose en el segundo nivel de procesamiento entre el primer nivel de procesamiento y la pared interior del reactor, un filtro anaerobico, consistente en fibras de vidrio montadas sobre un bastidor de soporte, en forma de estrella, y estando configurada la parte inferior del segundo nivel de procesamiento como reactor de lecho de lodo.

Los fermentadores de biogas convencionales se adecuan ademas de ello solo para substratos con proporciones de sso altas, es decir, en particular substratos a partir de materias primas renovables (RR), en particular a partir de las llamadas plantas energeticas, como por ejemplo, cereales, maiz ensilado o remolacha forrajera.

Los substratos con proporciones bajas de sso, como por ejemplo, estiercol liquido, restos de fermentacion, residuo humedo (restos de la fermentacion del alcohol, en particular de la production de bioetanol), lodos de depuradora o aguas residuales altamente contaminadas de la industria de la alimentation, no se adecuan para el uso exclusivo en estos fermentadores, sino que se tienen en consideration en todo caso como substrato de inoculation o mezclados con substratos de plantas energeticas ( es decir, para la cofermentacion), dado que la cantidad de biogas que puede producirse a partir de ellos por m3 de volumen de espacio de digestion es tan bajo, que con ello apenas puede recuperarse la energia necesaria para el funcionamiento del fermentador (energia de calefaccion, corriente para el accionamiento de los dispositivos de agitation).

Esto se debe precisamente a que debido a la baja proporcion de sso, con estos substratos no pueden realizarse altas cargas volumetricas sin arriesgar una inundation masiva de conformadores de metano.

A ello se suma, que los fermentadores convencionales han de enfrentarse permanentemente al problema de la concentration de acido propionico, que a partir de una determinada concentration tiene efectos bacteriostaticos y fungistaticos. Este problema se da cuando con una carga volumetrica mayor, la conformacion de acidos grasos volatiles, como por ejemplo, acido acetico, se produce mas rapidamente que su descomposicion mediante los conformadores de metano. Su concentracion se reduce en fermentadores convencionales de manera permanente para ello mediante inundacion, y la reduplication de bacterias metanogenicas se produce con de 10 - 14 dias de forma extremadamente lenta en comparacion con los conformadores de acidos con por ejemplo, de 0,5 - 2 h, de

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manera que en los sistemas de fermentacion convencionales se da muy rapidamente una acidificacion del contenido del fermentador (conformacion de metano detenida) y la conformacion de acido propionico.

El estiercol llquido representa un sistema anoxico con un valor de pH relativamente alto, y por este motivo se adecua muy bien para alcanzar las condiciones necesarias para las bacterias de metano en un fermentador de biogas. La substancia seca organica del estiercol llquido tambien puede ser metabolizada mas lentamente por microorganismos, que la substancia seca organica de las plantas energeticas mencionadas. Esto requiere en si un tiempo de permanencia mas largo del estiercol llquido en el fermentador.

De esta manera, una instalacion de engorde de vacuno con 400 UV (unidades de vacuno adulto, 1 UV se corresponde a peso vivo de 500 kg), produce al dla aproximadamente 20 m3 de estiercol llquido, los cuales han de tratarse. En el caso de un tiempo de permanencia de 50 dlas se necesitarla por lo tanto en caso de construccion convencional, un fermentador con un volumen de espacio de 1000 m3.

El estiercol llquido de vacuno presenta en el medio una proporcion de sso de aproximadamente 6 % en peso. En el caso de un rendimiento a esperar de 500 m3 de biogas por tonelada de sso resulta en el ejemplo anterior segun las siguientes ecuaciones:

20 m3 de estiercol llquido * 0,6 % en peso = 1,2 t de sso (ecuacion 1)

1,2 t de sso * 500 = 600 m3 (ecuacion 2)

un rendimiento de biogas de 600 m3/dla.

Si se carga un fermentador de la misma magnitud por el contrario con plantas energeticas, puede lograrse una carga volumetrica mayor debido a la mayor proporcion de sso, lo cual se expresa en rendimientos de biogas especlficos de reactor notablemente mejorados.

Dado que un fermentador de biogas presenta un consumo de energla propia notable (en particular para el dispositivo de agitacion y el calefactor), un uso exclusivo o mayoritario de materiales con una proporcion reducida de sustancia seca organica (sso), como por ejemplo, estiercol llquido, no es economico en un fermentador de biogas convencional.

En las instalaciones agricolas existe tambien una demanda notable de una preparacion biologica de estiercol (excrementos de animales y materia fecal), en particular de estiercol llquido.

La distribucion de estiercol llquido sobre superficies agricolas esta sujeta a estrictas normas legales. De esta manera, sobre pastos de production lechera solo pueden esparcirse basicamente estiercoles llquidos higienizados. Esta higienizacion se produce por via qulmica (con NaOH) o termica y conlleva en todo caso gastos notables.

Bien es cierto que serla concebible una higienizacion de un fermentador de biogas, el cual se maneje en un intervalo termofilo (> 55 °C), sin embargo, los fermentadores de biogas convencionales, como se ha indicado mas arriba, no se adecuan para una preparacion efectiva a gran escala de estiercol llquido.

A ello se suma, que tanto el estiercol llquido higienizado, como tambien el no tratado, tras esparcirse sobre un campo, un prado o un pasto, favorecen la generation de gases nocivos para el medio ambiente, y en concreto no solo de dioxido de carbono (CO2), sino en particular tambien de gas metano (CH4), amoniaco (NH3) y monoxido de nitrogeno (N2O), que escapan a la atmosfera y favorecen de esta manera el efecto invernadero.

Es por lo tanto tarea de la presente invention, poner a disposition un fermentador, as! como un procedimiento, para la produccion de biogas, el cual posibilite la fermentacion economica de material organico con proporcion reducida de sustancia seca organica (sso).

Este fermentador ha de poder producir no obstante tambien con mezclas de substrato altamente concentradas con alta carga volumetrica (> 5 kg sso/m3 por espacio de digestion x d) de manera altamente eficiente y estable, metano. Esto se logra entre otros, debido a la biomasa fijada y a la recuperation de la biomasa activa (preferiblemente conformadores de metano) para la realimentacion e inoculation en la zona de mezcla.

Otra tarea es poner a disposicion un fermentador, as! como un procedimiento para la preparacion economica e higienizacion de estiercol llquido.

Esta tarea se soluciona con las caracterlsticas de la presente revindication 1. Las reivindicaciones secundarias se ocupan de formas de realization preferidas. En este caso ha de tenerse en cuenta, que las indicaciones de zona mencionadas han de entenderse por regla general incluyendo los correspondientes valores llmite.

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Segun esto esta previsto un procedimiento para la produccion de bioqas a partir de material orqanico bombeable con proporcion reducida de sustancia seca orqanica en un fermentador, presentando el procedimiento los siguientes pasos:

i) introducir el material orqanico bombeable a traves de una entrada en el fermentador,

ii) producir y mantener un medio anaerobico, un valor de pH de al menos 7 y una temperatura en el intervalo mesofilo a termofilo,

iii) producir un flujo de material del material orqanico bombeable a traves de un reactor de lecho fijo, asi como de una camara de sedimentacion del fermentador,

iv) recuperar las fracciones especificamente mas liaeras del material orqanico bombeable en una seccion de recuperacion,

v) asi como recoqer los qases resultantes y retirar de forma continua o paso a paso los restos de fermentacion fermentados.

Con la definicion “material orqanico con proporcion reducida de sustancia seca orqanica (sso)” han de entenderse esencialmente aquellos materiales, los cuales presentan una proporcion de sso inferior al 50 % en peso, preferiblemente inferior al 25 % en peso y de manera particularmente preferida inferior al 10 % en peso.

Un material de este tipo lo representa por ejemplo, el estiercol llquido, es decir, un substrato de estiercol excedentario consistente en excrementos de animal, orina, lecho para animales, restos de pienso y perdida de aqua de abrevadero, que habitualmente presenta una proporcion de sso de menos de 10 % en peso.

Precisamente un material de este tipo lo representa por ejemplo tambien, el resto de fermentacion de una instalacion de bioqas de deposito de aqitacion convencional, pero tambien materiales como residuo humedo (restos de la fermentacion del alcohol, en particular de la produccion de bioetanol), lodos de depuradora o aquas residuales altamente contaminadas de la industria de la alimentacion. Forman tambien parte de la definicion anterior mezclas a partir de estiercol llquido o restos de fermentacion con substratos de materias primas renovables (RR).

Mediante el uso del reactor de lecho fijo se loqran una serie de ventajas. De esta manera, un reactor de lecho fijo permite renunciar a un dispositivo de aqitacion propio, como se usan en fermentadores de deposito de aqitacion, dado que dentro del reactor de lecho fijo puede ajustarse un flujo de material preciso. Esto puede compararse con paquetes de diqestion alineados en paralelo, los cuales presentan por dentro y por fuera vellosidades y de esta manera ofrecen una superficie de ocupacion qrande para microbios y conducen dependiendo de la seccion de procedimiento, a una corriente de substrato orientada hacia arriba o hacia abajo.

En luqar de ello puede usarse una bomba enerqeticamente mas eficiente, en particular una bomba de doble embolo. Los dispositivos de aqitacion usados habitualmente presentan de forma estandar un consumo de potencia de aproximadamente 18 kW. Mediante el uso de una bomba de doble embolo son posibles en este caso ahorros de enerqla de hasta el 90 %. De esta manera se aumenta notablemente la rentabilidad del fermentador sequn la invencion.

Mediante el flujo de material orientado (paso obliqado) se evitan en particular tambien las corrientes de cortocircuito inevitables en fermentadores de deposito de aqitacion, las cuales influyen neqativamente en una hiqienizacion efectiva del material de fermentacion, as! como en una fermentacion optima. Mas abajo se hara referencia a ambos puntos.

A ello se suma, que el reactor de lecho fijo previsto pone a disposicion un substrato de ocupacion para microorqanismos qeneradores de metano. De esta manera pueden ajustarse a diferencia de un fermentador de deposito de aqitacion, microbiocenosis estratificadas.

Debido a ello se loqra posibilitar en qran medida la sequnda via de metabolizacion de la qeneracion de metano e incluso optimizarla. En este caso los microbios interactuan tan eficientemente en pequeno espacio, que H+ y CO2 (como HCO3-) pueden sintetizarse como CH4 (reaccion 2). Debido a ello se reduce el contenido de CO2 en el bioqas y se aumenta correspondientemente el contenido de CH4. Esto sirve para la mejora de la calidad y el aumento de la eficiencia.

Esto es muy importante, dado que determinadas bacterias y microorqanismos necesarios para la conformacion de bioqas no pueden entrar en contacto con el substrato a fermentar, mientras que otros microorqanismos requieren de este contacto. En un fermentador de deposito de aqitacion, en el cual a los microorqanismos no se les pone a disposicion ninqun substrato de ocupacion, no puede confiqurarse esta capa, lo cual conduce a produccion de bioqas notablemente inferior.

De esta manera se diferencian en la slntesis de bioqas en particular los pasos de la acetoqenesis y de la metanoqenesis, de cuyo desarrollo son responsables respectivamente diferentes microorqanismos. Durante la acetoqenesis se transforman los acidos qrasos y carboxllicos de bajo peso molecular, as! como los alcoholes de bajo peso molecular, mediante microorqanismos acetoqenicos primariamente en acido acetico, o en su sal disuelta,

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el acetato. Durante la metanogenesis, la cual se desarrolla obligatoriamente de forma anaerobica, el acido acetico se transforma mediante correspondientes conformadores de metano acetoclasticos en metano y dioxido de carbono, as! como en hidrogeno. Los correspondientes microorganismos estan en simbiosis entre si, es decir, que los microorganismos de un tipo pueden hacer uso de los productos de metabolizacion del otro como substrato o educto.

En particular el desarrollo de metabolizacion

2) HCO3- + H+ + 4H2 - - > CH4 + 3 H2O

apenas resulta en fermentadores convencionales, dado que el paso de los iones H ha de producirse en el intervalo de un nanosegundo y esto presupone una inmovilizacion de los microbios simbioticos, para asegurar la proximidad espacial necesaria para ello.

A ello se suma, que en el reactor de lecho fijo los microorganismos se adaptan mas rapidamente y mediante la recuperacion de la biomasa activa (conformadora de metano) el fermentador por lo tanto tiene un “rodaje” mas rapido (dado que se reinocula permanentemente), y de esta manera el acido propionico calentado es descompuesto mejor y mas rapidamente por los microorganismos, o incluso puede no hacer su aparicion.

Segun la invention, se proporciona ademas de ello un fermentador adecuado para llevar a cabo el procedimiento para la production de biogas a partir de material organico bombeable con proportion reducida de sustancia seca organica, el cual presenta

a) al menos una entrada para el material organico bombeable,

b) al menos un reactor de lecho fijo para el material organico bombeable con al menos una section primaria y una secundaria, asi como

c) al menos una salida para el resto de fermentation resultante, presentando este ademas de ello,

d) al menos un espacio de deposition para el material organico bombeable, el cual esta dispuesto entre la seccion primaria y la secundaria del reactor de lecho fijo, asi como

e) al menos una seccion de recuperacion, la cual esta en contacto con el espacio de deposicion y configurada de tal manera, que pueden recuperarse fracciones especificamente mas ligeras del material organico bombeable.

El espacio de deposicion puede encontrarse en dos partes de procedimiento separadas en cada parte de cabeza.

Mediante la seccion de recuperacion provista por vez primera, se recuperan fracciones especificamente mas ligeras del material organico bombeable y pueden reconducirse nuevamente a la seccion de ascenso (primaria) del reactor de lecho fijo.

En el caso de estas fracciones especificamente mas ligeras se trata por un lado de fracciones especificamente mas ligeras organicas, como por ejemplo, de acidos grasos volatiles o biomasa fibrosa, en la cual se enganchan los conformados de metano y su gas conformado debido al ascenso condicionado por la liberation de metano y de dioxido de carbono. En fermentadores de deposito de agitation convencionales, estas fracciones conforman una capa flotante y evitan de esta manera el proceso de fermentacion o entranan el riesgo de una sobrepresion de substrato que se genera, cuando las microburbujas de gas ya no pueden liberarse de la capa flotante, por ejemplo, al fallar el grupo de agitacion.

Los acidos grasos volatiles pasan por lo demas facilmente a la fase gaseosa y se retiran debido a ello de forma permanente del resto del proceso de fermentacion.

En estas fracciones organicas especificamente mas ligeras hay contenidos ademas de ello, microorganismos (la llamada “biomasa activa”), que se han separado del substrato del reactor de lecho fijo y que sin una seccion de recuperacion se evacuarian del fermentador con el resto de fermentacion. Esto condiciona tambien una perdida continua de microelementos, que en fermentadores de deposito de agitacion convencionales han de suplementarse. Esto produce costes adicionales y significa una introduction adicional de metales pesados. Debido a ello se reduce continuamente en fermentadores de biogas convencionales la densidad de ocupacion de microorganismos productores de biogas, de manera que estos fermentadores funcionan basicamente con una densidad de microorganismos demasiado reducida para un rendimiento de biogas optimo. La seccion de recuperacion segun la invencion permite la recuperacion y la introduccion de nuevo de estos microorganismos en el fermentador, de manera que el fermentador segun la invencion presenta una densidad de microorganismos notablemente mas alta que un fermentador convencional y adicionalmente un suministro esencialmente mejor de microelementos, los cuales se conducen en circulation por la biomasa activa.

Se ofrece de esta manera la posibilidad de recuperar la biomasa activa, la cual en dispositivos segun el estado de la tecnica se traslada junto con el material fermentado a un almacen de residuos de fermentacion y permanece alli sin

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aprovechar, y de suministrarla de nuevo al proceso de fermentacion. De esta manera se aumenta esencialmente el rendimiento en los fermentadores convencionales. A ello se suma, que mediante la reconduccion de la biomasa activa al espacio de fermentacion, se acorta esencialmente el tiempo para la optimizacion de la instalacion en su primer uso. Basicamente ocurre que una instalacion de biogas necesita un determinado tiempo para la optimizacion. El motivo para ello es que en la instalacion ha de ajustarse en primer lugar una flora de microorganismos estable. Mediante la posibilidad de recuperar los microorganismos que aun se encuentran en el material fermentado extraldo del espacio de fermentacion, se acorta notablemente el tiempo hasta que se conforma una microflora estable y altamente eficiente. De esta manera se logra por lo tanto mas rapidamente el rendimiento maximo.

La posibilidad de la recuperacion de la biomasa activa presenta ademas otra ventaja: dado que la densidad de ocupacion de microorganismos activos en el espacio de fermentacion puede mantenerse a un nivel esencialmente mas alto, se acelera el proceso de fermentacion. Debido a ello puede aumentar el rendimiento del fermentador. De esta manera un fermentador segun la invencion puede tolerar esencialmente cargas volumetricas mas altas.

Este efecto se ajusta tambien en el caso de la combinacion del fermentador segun la invencion con un fermentador de deposito de agitacion convencional, cuando la biomasa activa recuperada se reconduce al fermentador de deposito de agitacion (la llamada “repotenciacion”, vease mas abajo).

A ello se suma, que el fermentador segun la invencion hace prescindible la adicion a menudo necesaria en fermentadores de deposito de agitacion convencionales, de microelementos, dado que tambien se recuperan los microelementos comprendidos en la biomasa activa mediante la recuperacion de biomasa.

Ademas de ello, en fermentadores de deposito de agitacion convencionales, el contenido del fermentador ha de mezclarse siempre de forma efectiva. Mediante el proceso de agitacion se danan permanentemente las simbiosis de los diferentes microorganismos, en particular de las bacterias de metano. Una estabilidad de proceso de duracion mas larga, de esta manera, con nivel de rendimiento alto, no puede lograrse. El substrato de digestion ha de servir en este caso a los microorganismos al mismo tiempo como substrato de alimentacion y como superficie de ocupacion de sus colonias de simbiosis. El substrato ha de ofrecer por lo tanto una determinada estructura minima. En el fermentador segun la invencion, se configuran por el contrario simbiosis extremadamente estables de bacterias de metano establecidas de manera estable, debido a lo cual, la metanizacion puede desarrollarse de forma optima tambien en caso de substratos de facil descomposicion con una reducida estructuralidad.

Las bacterias, las cuales producen hidrogeno libre, y aquellas que utilizan el hidrogeno, deberlan estar establecidas de manera estable para una simbiosis optima. Debido a ello, en el fermentador segun la invencion puede producirse de forma optima gas de metano en las superficies de ocupacion de los reactores de lecho fijo.

En el resto de las zonas del fermentador segun la invencion se desarrolla la biologla de forma optima y en particular no se ve afectada por procesos de agitacion.

Los microorganismos no solo necesitan acidos organicos para la fermentacion optima, sino tambien CO2.

En la zona de la entrada para el material organico se conforma de manera reforzada CO2, el cual atraviesa de forma optima la seccion ascendente que se encuentra por encima del reactor de lecho fijo. Este CO2 esta por lo tanto a disposicion de las bacterias de metano de forma suficiente para la metanizacion. De esta manera se logra una estabilidad biologica optima.

El fermentador segun la invencion presenta por lo tanto un rendimiento de biogas mejorado, en particular en el caso de materiales con una proporcion de sso baja. El rendimiento mejorado resulta en una descomposicion amplia de sso, en particular mediante mejor descomposicion de los equivalentes de acido acetico en el desarrollo de la instalacion, as! como mediante el uso una vez mas de las bacterias recuperadas, y en concreto mediante el aprovechamiento de sus actividades de metabolizacion y/o, en caso de morir, mediante el aprovechamiento de su biomasa.

En general el fermentador segun la invencion presenta ventajas adicionales:

• El tiempo de permanencia de los substratos (en particular estiercol llquido) se reduce de anteriormente 50 a 10 dlas; debido a ello aumenta la produccion.

• La demanda de calor se reduce de forma calculada a 20 % (en la practica es suficiente por norma ya el calor de proceso intrlnseco, es decir, puede renunciarse a un suministro de calor externo).

• El volumen del fermentador puede reducirse en comparacion con un fermentador de deposito de agitacion convencional, de 1000 m3 a 2O0 m3, lo cual reduce los costes de construccion y de inversion.

En una forma de realizacion preferida del fermentador segun la invencion, esta previsto que la seccion primaria del reactor de lecho fijo sea una seccion ascendente y la seccion secundaria del reactor de lecho fijo una seccion

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descendente.

De esta manera se logra permitir y optimizar por vez primera la segunda via de metabolizacion de la produccion de metano a mayor escala. En este caso los microbios trabajan en un espacio reducido tan eficientemente entre si, que pueden sintetizarse H+ y HCO3- a CH4 (vease reaccion 2). Debido a ello se reduce el contenido de CO2 en el biogas y se aumenta correspondientemente el contenido de CH4. Esto sirve para la mejora de la calidad y para el aumento de la eficiencia. En la zona ascendente se da debido a las burbujas de CO2 distribuidas finamente y su superficie especlfica grande, la posibilidad de que los conformadores de metano puedan llevar a cabo en contacto intensivo este segundo y esencialmente recorrido mas diflcil de realizar de la conformacion de metano.

El fermentador segun la invencion es capaz no obstante tambien, de producir con mezclas de substrato altamente concentradas con carga volumetrica alta (> 5 kg sso/m3 espacio de digestion x d) de manera altamente eficiente y estable biogas. Esto ocurre debido a la biomasa fijada y a la recuperacion de la biomasa activa (preferiblemente conformadora de metano) para la retroalimentacion e inoculacion en la zona de mezcla. En el caso de la combinacion de las secciones separadas de la fermentacion con flujo ascendente (upflow) y flujo descendente (downflow) se simula en este caso ademas de ello, la funcion de intestino delgado y grueso y de esta manera se trasladan principios de la bionica a la tecnica de procedimiento.

Una hidrolisis a largo plazo conectada delante o la zona de mezcla asumen en esta analogla de igual manera la funcion del estomago, mediante la cual se produce una acidificacion eficiente del substrato de entrada.

Adicionalmente puede alimentarse CO2 de fuentes externas para la intensificacion de las reacciones en la seccion ascendente. Este ultimo puede tener su origen en fuentes externas, en particular no obstante tambien, en un reactor de hidrolisis de largo plazo conectado delante.

Esta previsto ademas de ello de forma ventajosa, que el reactor de lecho fijo presente un material, el cual ponga a disposicion una superficie de ocupacion grande para microorganismos.

En este caso se tienen en consideracion por ejemplo, materiales con una superficie estructurada y/o una superficie exterior. Estos pueden ser por ejemplo materiales con una superficie de material plastico estructurada, pero tambien estructuras de granulado de lava, de arlita, de pellets de ceramica, textiles, metalicas y de madera, y similares.

De esta manera se posibilita una gran superficie de ocupacion y con ello una alta densidad de ocupacion y estabilidad para las colonias de microorganismos de vida simbiotica productoras de biogas.

De esta manera se posibilita una gran superficie de ocupacion y con ello una alta densidad de ocupacion y estabilidad para los microorganismos de vida simbiotica productores de biogas.

De manera particularmente preferida esta previsto que el reactor de lecho fijo presente un material, el cual permita la configuracion de canales dispuestos esencialmente de forma longitudinal.

Con el concepto “canales dispuestos esencialmente de forma longitudinal” han de entenderse aquellos materiales, los cuales son adecuados para dar al substrato a fermentar en la seccion ascendente (primaria) y/o descendente (secundaria) del fermentador, una direccion de flujo uniforme. Esto es ventajoso ademas para evitar corrientes de cortocircuito. Se hara referencia a esto mas abajo. Son posibles materiales para este fin por ejemplo, tubos dispuestos en perpendicular de ceramica, arcilla, gres, metal, madera o material plastico, o barras, tablas, panales, cables, cuerdas o cordones dispuestos en perpendicular.

El reactor de lecho fijo presenta de manera particularmente preferida en este caso, un material, el cual pone a disposicion tanto una superficie de ocupacion grande para microorganismos, como tambien permite la configuracion de canales dispuestos esencialmente de forma longitudinal.

En este caso se tienen en consideracion en particular tubos de material plastico con una superficie ampliada, como por ejemplo los tubos de drenaje de construccion profunda flexibles conocidos con diametros de entre 50 y 400 mm. Estos presentan una estructura de pared ondulada, la cual permite, que tanto la superficie exterior como tambien la interior, de estos tubos, pueda ser ocupada por microorganismos.

Los tubos mencionados son ventajosos en particular debido a que se ocupan en particular en la seccion ascendente del reactor de lecho fijo, de que las burbujas de gas en ascenso (en particular CO2) no superen un determinado tamano. En fermentadores convencionales las burbujas de gas ascendentes crecen debido a la reduccion de la presion hidrostatica, as! como debido a la absorcion de otras burbujas de gas, de forma desproporcionada, lo cual por un lado reduce su superficie relativa, y por otro lado permite un fuerte aumento de su velocidad de ascenso. Ambas cosas son el motivo por el cual el CO2 en ascenso practicamente ya no metaboliza y de esta manera ya no puede transformarse en gas de metano segun la reaccion 2). La configuracion con tubos o estructuras de cuerpo hueco similares establece un llmite para el aumento de tamano de las burbujas y se ocupa mediante la compartimentacion del flujo de substrato de esta manera de que el CO2 en ascenso pueda continuar

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metabolizandose en estructuras paralelas y de esta manera, estabilizadas.

En este caso esta previsto ventajosamente, que en el correspondiente extremo superior e inferior del reactor de lecho fijo haya dispuesta una instalacion de sujecion para estos tubos de material plastico, la cual fije la mejor separacion posible de los tubos entre si y no estreche los pasos de tubo, o que prevenga este tipo de estrechamientos.

Esta instalacion de sujecion puede consistir por ejemplo, en secciones de acero fino (“manguitos”), las cuales estan dispuestas en una superficie y soldadas, colocadas, atornilladas o remachadas a traves de un angulo entre si.

Preferiblemente se usan en este caso tubos de material plastico con un diametro interior de 100 - 300 mm y una separacion entre si de 50 - 300 mm. De manera particularmente preferida, el diametro interior es de 200 mm y la separacion de los tubos entre si de 100 mm.

Mediante la disposicion de al menos un reactor de lecho fijo con al menos una seccion ascendente (primaria) y una descendente (secundaria) se evita en particular la configuracion de corrientes de cortocircuito. Esto es importante en particular debido a que mediante un paso obligado de este tipo puede garantizarse que el material se fermente de la mejor de las maneras (es decir, se mineralice), y por otro lado se posibilita una higienizacion completa del material de fermentacion.

Esto ultimo es necesario en el caso de materiales, los cuales comprenden excrementos de animales o se produjeron a partir de estos, antes de la distribucion sobre determinadas superficies usadas agrlcolamente, como por ejemplo, pastos de produccion lechera, debido a directrices legales. Lo mismo es valido para la distribucion en zonas de proteccion hldrica.

La disposicion segun la invencion asegura que la totalidad del material a fermentar atraviese la totalidad del reactor de lecho fijo. Si se mantiene este en el intervalo de temperatura termofila (es decir, a temperaturas de mas de 55 °C), es suficiente ya un tiempo de permanencia de 24 horas para una higienizacion suficiente.

La higienizacion inactiva en este caso germenes mesofilos (patogenos, patogenos facultativos y no patogenos), como por ejemplo, bacterias coliformes, salmonellas, patogenos de brucelosis y similares. Los microorganismos necesarios para la slntesis de biogas son generalmente termofilos, de manera que no solo soportan las temperaturas mencionadas sin danos, sino que desarrollan all! tambien su maximo de actividad. A ello se suma, que debido al buen substrato de ocupacion permanecen en el fermentador y no se evacuan con el resto de fermentacion, es decir, tampoco se distribuyen por ejemplo, sobre un pasto de produccion lechera.

En determinadas condiciones es suficiente ya el calor liberado durante la slntesis de biogas, para que se ajusten en el fermentador condiciones termofilas, es decir, puede renunciarse a una alimentacion de calor externa, lo cual conduce a notables ahorros de energla.

La seccion de recuperacion prevista segun la invencion, que en una configuracion particularmente preferida esta conectada a traves de un canto de rebose a la camara de sedimentacion, esta configurada de tal forma, que se recuperan fracciones especlficamente mas ligeras del material organico bombeable y pueden suministrarse de nuevo a la seccion ascendente (primaria) del reactor de lecho fijo. Estas fracciones especlficamente mas ligeras comprenden en particular una gran parte de los organismos metanogenicos, los cuales de lo contrario se evacuarlan del fermentador y se perderlan para la fermentacion.

Este efecto se favorece debido a que los microorganismos metanogenicos mencionados se establecen sobre las superficies del lecho fijo. De esta manera no pueden ser inundados.

Alternativamente, este material activo recuperado puede realimentarse tambien en el marco de la “repotenciacion” al fermentador convencional a reforzar, para aumentar all! la concentracion de conformadores de metano y para posibilitar un aumento de la produccion o del rendimiento.

Puede estar previsto de igual manera, que la seccion de recuperacion este conectada a la camara de sedimentacion a traves de perforaciones perifericas o instalaciones de filtro. Para el experto resultan no obstante, sin intervention de actividad inventiva, tambien otras posibilidades a partir de esta ensenanza, de como puede establecerse la conexion mencionada mas arriba entre la seccion de recuperacion y la camara de sedimentacion.

Puede estar previsto ademas de ello, que en el canto de rebose de las perforaciones o de las instalaciones de filtro, se proporcione un separador, el cual evite un atasco del mismo o la configuracion de una capa flotante en el canto de rebose. El material recuperado, que en algunas formas de realization de la presente invencion se denomina tambien como “lodo de inoculation”, puede realimentarse al material organico a fermentar, introducido nuevamente en el fermentador. Para ello se proporciona preferiblemente una instalacion de dosificacion, la cual se controla preferiblemente de manera electronica o con un microprocesador. De esta forma se aumenta de manera permanente la concentracion de los microorganismos conformadores de metano, lo cual es beneficioso por su parte

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para la produccion y la calidad del biogas.

Basicamente, mediante la configuracion de la seccion de recuperacion puede ajustarse la proporcion de volumen entre el material introducido nuevamente en el fermentador y el material retenido en la seccion de recuperacion. Esto puede producirse por ejemplo, mediante la seleccion precisa de la altura de un canto de rebose previsto frente al extremo superior de la seccion ascendente del reactor de lecho fijo. Esto puede ocurrir igualmente por ejemplo a traves de la seleccion precisa del tamano y de la densidad de las perforaciones perifericas. Para el experto resultan no obstante, sin intervention de actividad inventiva, tambien otras posibilidades a partir de esta ensenanza, de como puede llevarse a cabo el ajuste mencionado anteriormente de la proporcion de volumen.

En este caso esta previsto preferiblemente, que la proporcion de volumen entre el material introducido nuevamente en el fermentador y el material retenido en la seccion de recuperacion se encuentre en el intervalo de entre 1 : 0,9 - 2 : 0,1. La proporcion de volumen es de manera particularmente preferida de 2 : 1. La “reinoculacion” con el material retenido ha de tener en todo caso una magnitud tal, que se garantice una fermentation libre de problemas y que no se produzca una sobreacidificacion parcial. Esto puede ser entendido facilmente por el experto mediante metodos adecuados (pH-metro, NIRS, pruebas GC).

Esta previsto ademas de ello ventajosamente, que la seccion de recuperacion consista en un elemento eventualmente de varias piezas, de forma tubular, dispuesto esencialmente en perpendicular.

La seccion de recuperacion esta dispuesta ademas de ello preferiblemente entre la seccion ascendente (primaria) y la seccion descendente (secundaria) de al menos un reactor de lecho fijo.

Esta forma de realization presenta una serie de ventajas. De esta manera, el biogas producido aun en la seccion de recuperacion puede ser recogido por la misma instalacion de recoleccion de gas, la cual recoge tambien el gas producido en las secciones del o de los reactores de lecho fijo. A ello se suma, que de esta manera, la seccion de recuperacion puede llevarse facilmente a la misma temperatura que el o los reactores de lecho fijo. La seccion de recuperacion presenta ademas de ello, una position optima para la recuperacion de las fracciones mas ligeras especlficas, dado que de esta manera esta dispuesta en el centro del espacio de deposition; en particular cuando el borde superior de la seccion de recuperacion conforma un canto de rebose. A ello se suman en general ventajas en lo que a tecnica de fabrication se refiere, a lo que se hara referencia mas abajo.

Igualmente no se excluye sin embargo, y por lo tanto queda abarcado por el alcance de protection de las presentes reivindicaciones, que la seccion de recuperacion no este dispuesta entre la seccion ascendente (primaria) y descendente (secundaria) de al menos un reactor de lecho fijo, sino que por ejemplo, lo este lateralmente o fuera del fermentador propiamente dicho.

En una forma de realizacion particularmente preferida hay dispuesta otra seccion de recuperacion tras la seccion descendente (secundaria) del reactor de lecho fijo. De esta forma se mejora aun mas la recuperacion de los substratos y microorganismos mencionados.

El fermentador presenta preferiblemente la forma exterior de uno o de dos cilindros dispuestos de pie. En este caso puede estar previsto que el fermentador o el/los cilindro/s consista/consistan en varios segmentos, los cuales pueden ser producidos en una instalacion de fabricacion y que pueden unirse localmente dando lugar a un fermentador.

En este caso pueden proporcionarse por ejemplo dos mitades de cilindro o varias secciones de cilindro, las cuales se sueldan entre si o se atornillan entre si a traves de angulos de fijacion localmente de pie. De forma ideal, una de las mitades de cilindro o de las secciones de cilindro presenta ya la seccion de recuperacion, lo cual facilita ademas de ello la fabricacion y el montaje y de esta manera reduce costes.

Los inventores han calculado que un fermentador prefabricado en esta medida con un volumen de 200 - 250 m3 puede montarse localmente en de uno a dos dlas. De esta manera se reducen notablemente el esfuerzo de montaje (horas de trabajo, aparatos, grua movil) y los costes que ello conlleva. Ademas de ello, se influye negativamente lo menos posible en los desarrollos de explotacion locales (por ejemplo, en el caso de una explotacion agricola). A ello se suma, que de esta manera puede posibilitarse una forma de fabricacion estandarizada y as! garantizarse mejor el estandar de calidad del fermentador.

Puede preverse ademas de ello, que el fermentador presente una instalacion de recogida de gas dispuesta al menos parcialmente por encima del reactor de lecho fijo y/o de la instalacion de recuperacion.

En el caso de esta instalacion de recogida de gas puede tratarse por ejemplo, de una cupula o construction de techo conocida en si con una membrana estanca a los gases, dispuesta por debajo. En una configuracion de este tipo puede preverse en particular que la instalacion de recogida de gas funcione tambien como instalacion de almacenamiento de gas. En este caso, la membrana estanca a los gases cuelga de manera relativamente flacida sobre el espacio de fermentacion mientras aun no se ha conformado mucho gas, pero es empujada hacia arriba y

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tensada por el gas que se genera. El gas conformado puede retirarse de manera conocida y con instalaciones de extraccion conocidas.

Puede estar previsto basicamente, que el fermentador segun la invencion presente ademas de ello una instalacion para la alimentacion del biogas producido a una red de conduccion de gas. Esta previsto ademas de ello de forma preferida, que el fermentador segun la invencion se acople con un dispositivo para la generacion de energla electrica a partir del biogas producido.

Para transformar la energla qulmica ligada en el biogas producido en energla electrica, el biogas se convierte en energla electrica por ejemplo, en una planta de cogeneracion con motor de gas o motor de combustible dual contenido en esta. Para poder trabajar de manera rentable, el gas a quemar en el motor de gas ha de proporcionarse con una presion previa de aproximadamente 100 mbar. En el caso de instalaciones de biogas convencionales se requiere aqul un soplador de presion de gas propio, para llevar el gas almacenado a la presion previa mencionada. Este soplador por un lado consume cantidades no insignificantes de energla, por otro lado aumenta el esfuerzo de mantenimiento y los costes de obtencion, as! como el esfuerzo de control de la instalacion de biogas.

De manera particularmente preferida, esta previsto que el fermentador presente una instalacion de almacenamiento de gas hidrostatica.

Con el concepto “instalacion de almacenamiento de gas hidrostatica” ha de entenderse en lo sucesivo una instalacion de almacenamiento de gas, en la cual el gas introducido desplaza un llquido presente con anterioridad (en particular agua) en contra de la fuerza de la gravedad (y con ello en contra de una presion hidrostatica que se genera o una columna de agua). En relacion con esta forma de realizacion se remite a los dibujos.

Si la instalacion de almacenamiento de gas esta construida por ejemplo de tal manera, que el gas entrante genera al desplazar el llquido que se encuentra en esta una columna de agua maxima de 2000 mm, entonces esto se corresponde con una presion hidrostatica de 200 mbar. Al mismo tiempo, el gas almacenado se mantiene a una presion de gas correspondiente a esta presion, y puede suministrarse al motor de gas de la planta de cogeneracion renunciandose a un soplador de presion de gas propio. Es decisivo para ello que los microorganismos generadores de biogas puedan continuar generando biogas tambien en contra de gradientes de presion acentuados. En la literatura se describen en este caso gradientes de presion de hasta 160 bares. El gradiente de presion descrito que se genera, de 200 mbar, que eventualmente tiene continuidad en el fermentador, no influye por lo tanto negativamente en la slntesis de biogas.

Preferiblemente las conducciones de tuberla hacia el acumulador de gas hidrostatico presentan unas dimensiones tales, que cumplen con los requisitos exigidos a instalaciones de seguridad de gas (sobrepresion y presion negativa). De esta manera, el gas producido en exceso puede escapar al entorno a traves del acumulador de gas hidrostatico, funcionando el llquido del acumulador de gas como seguro antirretorno y excluyendo una introduccion de chispa o de llama en el fermentador. Una instalacion de almacenamiento de gas convencional no es capaz de ello. Ademas de ello, en caso de correspondiente dimensionamiento de las conducciones de tuberla, estas pueden servir tambien como proteccion de desbordamiento para substrato de fermentacion alimentado en exceso al fermentador. Este resbala por las conducciones de tuberla y es recogido por el acumulador de gas hidrostatico.

La instalacion de recogida de gas del fermentador presenta preferiblemente una cupula en forma de cono, en forma de cono truncado, paraboloide o hemisferica.

De manera particularmente preferida, esta cupula esta dispuesta de tal manera sobre el fermentador, que la zona del estrechamiento de la cupula, dirigida hacia arriba, comienza ya por debajo de un canto de rebose de la seccion de recuperacion. Se remite en este sentido a los dibujos. De esta manera se mejora notablemente la recuperacion de la biomasa activa.

De manera preferida esta previsto ademas de ello, que en la zona del espacio de fermentacion, del acumulador de gas y/o del espacio de reposo, no se proporcionen instalaciones electricas. El espacio de fermentacion, el acumulador de gas y/o el espacio de reposo pueden estar configurados tambien como jaula de Faraday. Ambas medidas sirven para la prevencion de fuego y de explosion. Ademas de ello, la carcasa del fermentador puede ser como un todo de un metal conductor (en particular acero V4A o acero revestido frente a la corrosion), o tambien de un material no metalico, al cual se suma una red de conductores metalicos, por ejemplo, en forma de un material de malla de alambre que rodea el material de la carcasa.

En otra forma de realizacion preferida, el fermentador segun la invencion presenta una ranura de sedimentacion dispuesta en la zona de base del espacio de fermentacion. En esta puede depositarse material organico como arena, cal, piedras, etc., y por ejemplo, con una ayuda de una rosca transportadora retirarse del fermentador. Habitualmente se retiran diariamente de forma aproximada de 1 - 3 % del material de fermentacion de esta forma. Los materiales solidos pueden separarse entonces del material extraldo y volver a alimentarse al espacio de fermentacion los componentes llquidos.

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En otra forma de realizacion preferida, esta previsto que el fermentador presente en la zona de su salida un intercambiador de calor, con el cual puede calentarse previamente el material organico fresco a calentar.

De esta manera se facilita el ajuste de condiciones meso o termofilas de forma notable en el fermentador y al mismo tiempo se reduce la demanda de energla necesaria para ello. En el caso ideal es suficiente el calor de reaccion intrlnseco que se desarrolla durante la fermentacion para el ajuste de las condiciones mencionadas, de manera que es superflua una adicion de calor desde el exterior.

En algunos casos, en concreto cuando el calor de reaccion intrlnseco no es suficiente, ha de acondicionarse termicamente el fermentador de biogas segun la invencion. Muchas instalaciones de calentamiento, por ejemplo, intercambiadores de calor dispuestos en el fermentador, presentan en su superficie una temperatura mas alta, de lo que es optimo para los microorganismos. El material de fermentacion, el cual entra en contacto con la instalacion de calentamiento, se calienta por lo tanto en primer lugar a una temperatura que se encuentra por encima del intervalo de temperatura preferido, y traslada esta entonces sucesivamente al material circundante. De esta manera bien es cierto que puede ajustarse en el conjunto del espacio de fermentacion la temperatura deseada, sin embargo, la temperatura aumentada conduce en la zona de la instalacion de calentamiento a la muerte de los microorganismos all! establecidos o que entran en contacto con esta, en particular bacterias metanogenicas, y con ello a una reduccion de la produccion.

Esta previsto ademas de ello de forma preferida, que el fermentador presente una instalacion de acondicionamiento termico para el material organico a fermentar, la cual este configurada de tal manera, que la temperatura del material de fermentacion pueda ajustarse en el espacio de fermentacion ya solo mediante el acondicionamiento termico del material organico a fermentar introducido a traves de la entrada.

Para ello se requiere ademas de una instalacion de calentamiento para el substrato a fermentar, al menos un sensor de temperatura en el espacio de fermentacion y un correspondiente circuito de regulacion. Este tipo de acondicionamiento termico es particularmente efectivo, dado que el material acondicionado termicamente introducido en el espacio de fermentacion, se distribuye directamente y entrega su energla termica rapidamente al entorno. Debido al rapido intercambio de calor al material circundante, no se influye negativamente en los procesos de vida de las bacterias de metano del fermentador. Ademas de ello, debido a la buena conductividad termica y a la mezcla efectiva, es suficiente ya una temperatura ligeramente mayor del substrato a fermentar, para templar de forma efectiva el fermentador, de manera que tambien debido a este motivo no ha de temerse una influencia negativa en las bacterias de metano del fermentador. En general se posibilita ademas de ello un acondicionamiento termico mas rapido y uniforme del material de fermentacion, lo cual es beneficioso para la estabilidad del proceso. En este caso puede estar previsto ventajosamente, que la instalacion de llenado este dispuesta entre los dos dispositivos de agitacion. El substrato a fermentar acondicionado termicamente se introduce de esta manera de forma particularmente efectiva en el espacio de fermentacion y se mezcla rapidamente con el material de fermentacion, entregando su temperatura de manera particularmente rapida al entorno. Ademas de ello se da con esto la posibilidad de pasteurizar o estabilizar el substrato a fermentar antes de introducirse en el espacio de fermentacion. De esta manera puede ser ocupado de forma particularmente rapida por bacterias de metano tras la introduccion en el espacio de fermentacion, lo cual conduce a una agilizacion de la fermentacion y con ello a un aumento de la produccion. Este tipo de acondicionamiento termico hace prescindible ademas de ello, la presencia de otras instalaciones de calentamiento o intercambiadores de calor en el espacio de fermentacion y evita de esta manera los efectos negativos mencionados anteriormente. Ademas de ello, este tipo de acondicionamiento termico hace prescindible ademas de ello, la presencia de conmutaciones electricas en el espacio de fermentacion, las cuales podrlan conducir por el contrario a riesgo de conformacion de chispas y con ello de explosion.

Se preve ademas de ello segun la invencion, un procedimiento para la produccion de biogas a partir de material organico bombeable con baja proporcion de sustancia seca organica (sso) en un fermentador segun una de las reivindicaciones anteriores. Este procedimiento presenta los siguientes pasos:

a) introducir el material organico bombeable a traves de una entrada en el fermentador,

b) producir y mantener un medio anaerobico, un valor de pH de al menos 7 y una temperatura en el intervalo mesofilo a termofilo,

c) producir un flujo de material del material organico bombeable a traves del reactor de lecho fijo, as! como de la camara de sedimentacion del fermentador,

d) recuperar las fracciones especlficamente mas ligeras del material organico bombeable en la seccion de recuperacion,

e) suministrar eventualmente de nuevo el material recuperado al fermentador

f) recoger el gas resultante y retirar de forma continua o paso a paso los restos de fermentacion fermentados.

El valor de pH puede ajustarse en este caso con los medios convencionales, conocidos por el experto.

Puede estar previsto ademas de ello en particular, que el flujo de material se produzca mediante el reactor de lecho fijo de forma continua o pulsante. Ambas variantes pueden tener ventajas y desventajas, en particular en lo que se refiere al correspondiente substrato usado. De esta manera puede ser ventajoso un flujo de material pulsante, para

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lograr un tiempo de contacto mas largo entre el substrato a fermentar y los microorganismos. El ajuste de condiciones de flujo adecuadas (velocidad, intervalos de pulso, etc., en particular en lo que se refiere al correspondiente substrato usado) puede ser conocido por el experto mismo mediante pruebas rutinarias sin actividad inventiva propia.

Esta previsto ademas de ello segun la invencion, que el material recuperado se incube previamente con material fresco a fermentar, antes de que este ultimo se introduzca en el fermentador.

De manera particularmente preferida esta previsto en este caso, que con el fin del rendimiento completo se anada al material organico a fermentar con proportion reducida de sustancia seca organica (sso) biomasa adicional de materias primas renovables, en particular de plantas energeticas.

Los restos de fermentation producidos con el fermentador o procedimiento segun la invencion presentan una alta proporcion de nutrientes mineralizados (N, P, K) y se adecuan bien como fertilizantes. Los restos de fermentacion son normalmente en comparacion con el substrato a fermentar, mas llquidos, ya que contienen una proporcion menor de substancia residual organica. Pueden extraerse por lo tanto mejor y usarse para el crecimiento de plantas, por ejemplo, como estiercol llquido. Debido a la proporcion reducida de substancia organica, ha de temerse tras la salida del resto de fermentacion una conformation mucho mas reducida de gases con impacto climatico, como por ejemplo, dioxido de carbono (CO2), gas metano (CH4) y oxido nitroso (N2O). A ello se suma que eventualmente se inactivan mediante la fermentacion semillas de plantas contenidas en el estiercol llquido, en particular de malas hierbas, as! como esporas de hongos, y por lo tanto tras la salida ya no pueden germinar. Otra ventaja de los restos de fermentacion producidos de esta manera, es que al mantenerse determinadas condiciones de procedimiento, estan higienizados, y por lo tanto, pueden distribuirse sin mas tratamiento qulmico o termico tambien sobre superficies crlticas, como por ejemplo, zonas de protection hldrica o sobre pastos de production lechera.

A ello se suma, que el estiercol llquido esta fuertemente mineralizado, que los nutrientes contenidos por lo tanto se adecuan esencialmente en mayor medida a las plantas a fertilizar. En el caso de estiercol llquido sin fermentar resulta por el contrario durante la fertilizacion un potencial incalculable de nutrientes ligados organicamente en el suelo, el cual puede conducir en el caso de cargas de mineralization naturales, a importantes contaminaciones de aguas subterraneas, cuando la vegetation no es capaz de absorber las cargas de nutrientes mineralizados.

En otra configuration del fermentador segun la invencion, esta previsto que este este conectado despues de un fermentador de biogas convencional (la llamada “repotenciacion”), de tal forma, que a traves de la entrada para el material organico bombeable pueden alimentarse restos de fermentacion del fermentador de biogas convencional.

Esta configuracion ha de denominarse en lo sucesivo como fermentador secundario. Con el concepto “fermentador de biogas convencional” se entienden los fermentadores de biogas del estado de la tecnica mencionados inicialmente, los cuales se usan para la fermentacion de materias primas renovables y que esencialmente consisten en un gran deposito de agitation con una cupula de acumulacion de gas o en un fermentador de flujo de piston (un cilindro dispuesto horizontalmente). Dado que estas materias primas solo se fermentan de manera incompleta, al mismo tiempo experimentan una perdida completa de microorganismos configuradores de metano, y ademas de ello generan restos de fermentacion, los cuales no estan lo suficientemente higienizados (corrientes de cortocircuito, vease arriba), y ademas de ello emiten gases que afectan al clima (metano, monoxido de nitrogeno, CO2, vease arriba), es particularmente ventajoso, suministrar los restos de fermentacion de un fermentador de este tipo al fermentador segun la invencion, que en este caso funciona como un tipo de fermentador secundario. El explotador de un fermentador de biogas convencional puede mejorar de esta manera la rentabilidad y el respeto medioambiental de su instalacion con inversiones relativamente reducidas posteriormente.

En esta forma de realization puede estar previsto en particular tambien, que el biogas generado en el fermentador secundario se suministre al acumulador de gas de la instalacion principal.

En una configuracion particularmente preferida esta previsto en este caso, que la section de recuperation este configurada de tal forma, que las fracciones especlficamente mas ligeras recuperadas en esta, del material organico bombeable, puedan suministrarse nuevamente al fermentador de biogas conectado delante.

Se ofrece de esta manera la posibilidad de recuperar la biomasa activa, la cual se lleva en dispositivos segun el estado de la tecnica junto con el material fermentado, a un acumulador de residuos de fermentacion, y permanece all! sin aprovechar, y de volver a suministrarla al proceso de fermentacion. De esta manera se aumenta notablemente la produccion. A ello se suma que mediante la retroalimentacion de la biomasa activa al espacio de fermentacion se acorta esencialmente el tiempo para la optimization de la instalacion en el primer funcionamiento. Basicamente ocurre que una instalacion de biogas necesita un determinado tiempo para la optimizacion. El motivo de ello es que en la instalacion ha de ajustarse en primer lugar una flora de microorganismos estable. Mediante la posibilidad de recuperar los microorganismos que aun se encuentran en el material fermentado, extraldo del espacio de fermentacion, se acorta notablemente el tiempo hasta el establecimiento de una microflora estable. De esta manera, la produccion maxima por lo tanto se logra de forma esencialmente mas rapida.

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La posibilidad de la retroalimentacion de la biomasa activa presenta tambien otra ventaja: dado que la densidad de ocupacion de microorganismos activos en el espacio de fermentacion puede mantenerse a un nivel esencialmente mayor, se acelera el proceso de fermentacion. Debido a ello puede aumentarse la produccion del fermentador. De esta manera, un fermentador segun la invencion puede tolerar cargas volumetricas esencialmente mayores.

Puede estar previsto tambien, que al fermentador segun la invencion - alternativa o adicionalmente a la configuracion mencionada anteriormente- este conectado despues un reactor de hidrolisis a largo plazo (con conservacion en llquido de los substratos), como se conoce por ejemplo, con el termino “LIGAVATOR” o “BETAVATOR”. Un reactor de este tipo tiene por ejemplo, un volumen de 1.500 m3. Durante el almacenamiento del producto a fermentar en un reactor de este tipo se produce un proceso de fermentacion anaerobico (en particular un ensilaje, es decir, una fermentacion de acido lactico/acetico, en el cual se da una conformacion de metabolitos de cadena corta, en particular lactato, es decir, acido lactico y acetato, es decir, acido acetico), para la reduccion de pH y para la conformacion de CO2. En particular los mencionados acidos lactico y acetico pueden metabolizarse particularmente bien en el fermentador segun la invencion. El CO2 liberado puede alimentarse igualmente al fermentador segun la invencion.

Dibujos y ejemplos

La presente invencion se explica con mayor detalle mediante las figuras y ejemplos que se muestran y discuten en lo sucesivo. En este caso ha de tenerse en cuenta, que las figuras y los ejemplos solo tienen un caracter a modo de ejemplo y no estan pensados para limitar en forma alguna la invencion.

La Fig. 1 muestra una forma de realizacion a modo de ejemplo de un fermentador 10 segun la invencion para la produccion de biogas a partir de material organico bombeable, en seccion longitudinal. El fermentador presenta una entrada 11 para el material organico bombeable, un reactor de lecho fijo 12 para el material organico bombeable con al menos una seccion 12a primaria (ascendente) y una seccion 12b secundaria (descendente), as! como al menos una salida 13 para el resto de fermentacion resultante.

El fermentador presenta ademas de ello, una camara de sedimentacion 14 para el material organico bombeable, la cual esta dispuesta entre las secciones 12a y 12b primaria y secundaria del reactor de lecho fijo, as! como una seccion de recuperacion 15, la cual esta conectada a la camara de sedimentacion 14 y configurada de tal manera, que pueden recuperarse fracciones especlficamente mas ligeras del material organico bombeable y eventualmente volver a alimentarse a la seccion ascendente (primaria) del reactor de lecho fijo.

El reactor de lecho fijo 12 presenta un material, el cual permite la configuracion de canales dispuestos esencialmente de forma longitudinal (analogla con tubos intestinales dispuestos en paralelo, es decir, paquetes de digestion).

Mediante el uso de un reactor de lecho fijo con estas propiedades, se logran una serie de ventajas. De esta manera un reactor de lecho fijo permite renunciar a un dispositivo de agitacion propio, como se usa en fermentadores de deposito de agitacion, dado que dentro del reactor de lecho fijo puede ajustarse un flujo de material preciso. Mediante el flujo de material preciso se evitan en particular tambien los flujos de cortocircuito inevitables en fermentadores de deposito de agitacion, que influyen negativamente en una higienizacion efectiva del material de fermentacion, as! como en una fermentacion optima. A ello se suma, que el reactor de lecho fijo previsto pone a disposicion un substrato de colonizacion para microorganismos de conformacion de metano. De esta manera pueden ajustarse a diferencia de en un fermentador de deposito de agitacion, microbiocenosis por sustratos.

La seccion de recuperacion 15 consiste en un elemento tubular dispuesto perpendicularmente y esta dispuesta entre la seccion 12a ascendente (primaria) y la seccion 12b descendente (secundaria) del reactor de lecho fijo.

La seccion de recuperacion 15 esta en contacto a traves de un canto de rebose con la camara de sedimentacion 14, y configurada de tal manera, que fracciones 16 especlficamente mas ligeras del material organico bombeable pueden recuperarse y alimentarse de nuevo a la seccion ascendente (primaria) del reactor de lecho fijo a traves de una salida 16. En el caso de estas fracciones especlficamente mas ligeras se trata por un lado de fracciones organicas especlficamente mas ligeras, como por ejemplo, acidos grasos volatiles. En fermentadores de deposito de agitacion convencionales, estas fracciones conforman una capa flotante y evitan de esta manera el proceso de fermentacion. Pasan ademas de ello en parte facilmente a la fase gaseosa y evitan debido a ello de forma permanente el proceso de fermentacion adicional.

En estas fracciones organicas especlficamente mas ligeras hay contenidos ademas de ello microorganismos (la llamada “biomasa activa”), que se han separado del substrato del reactor de lecho fijo y que sin una seccion de recuperacion se evacuarlan del fermentador junto con el resto de fermentacion. Debido a ello, en el caso de los fermentadores de biogas convencionales se reduce continuamente la densidad de colonizacion de microorganismos productores de biogas, de manera que estos fermentadores han de funcionar basicamente con una densidad de microorganismos demasiado baja para una produccion de biogas optima. La seccion de recuperacion segun la invencion permite la recuperacion y la realimentacion de estos microorganismos al fermentador, de manera que el fermentador segun la invencion presenta una densidad de microorganismos notablemente mayor que un

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fermentador convencional.

El fermentador presenta ademas de ello dos dispositivos de agitacion 17a, 17b con unas dimensiones relativamente reducidas, en la zona de la entrada 11 y en la zona de la camara de sedimentacion 14, que se conectan a intervalos regulares y evitan en particular la sedimentacion de partlculas solidas. Los dispositivos de agitacion mostrados presentan en comparacion con los dispositivos de agitacion conocidos de los fermentadores de deposito de agitacion convencionales, unas dimensiones y un consumo de potencia notablemente inferiores.

El fermentador presenta ademas de ello una bomba 18 para bombear el material de fermentacion a traves del reactor de lecho fijo. Esta bomba tambien presenta en comparacion con los dispositivos de agitacion conocidos de los fermentadores de deposito de agitacion convencionales, un consumo de potencia notablemente inferior. Puede tratarse en particular de una bomba de doble embolo. En la Fig. 1 se representa ademas de ello, una instalacion de extraccion de gas 20 para la extraccion del biogas producido.

Las flechas continuas indican la direccion del flujo de material a traves del fermentador. Las flechas discontinuas indican la direccion del biogas que se produce.

Puede verse tambien bien en la Fig. 1, que el fermentador segun la invencion presenta una necesidad de espacio notablemente reducida frente a un fermentador de deposito de agitacion convencional, el cual debido a los grandes volumenes de espacio de digestion demanda una superficie muy grande. El fermentador segun la invencion presenta en una configuracion preferida una demanda de superficie de solo 29 m2 de superficie base y puede integrarse de esta manera de forma ideal en superficies de granja agricola existentes.

La Fig. 2 muestra dos secciones transversales del fermentador segun la invencion a lo largo de las llneas A-A' (Fig. 2A) o B-B' (Fig. 2B). En la Fig. 2a pueden verse en vista superior la seccion 22a ascendente (primaria) y la seccion 22b descendente (secundaria) del reactor de lecho fijo, as! como la seccion de recuperacion 15. En la Fig. 2b puede verse solamente el borde superior de la seccion de recuperacion en vista superior del canto de rebose. La Fig. 3a muestra a modo de ejemplo un tubo de material plastico 31, el cual se usa preferiblemente como material para el reactor de cuerpo fijo, dado que posibilita una configuracion de canales dispuestos esencialmente de forma longitudinal. Este tubo presenta tanto en el lado exterior, como tambien en el interior, una superficie ampliada, la cual pone a disposicion una superficie de ocupacion para microorganismos. En el caso del tubo de material plastico se trata de un tubo, el cual presenta propiedades parecidas a las de los tubos de drenaje de construccion profunda flexibles conocidos, con diametros de entre 50 y 400 mm. De manera particularmente preferida se trata incluso de un tipo de tubo de drenaje de este tipo, dado que este es ligero y economico. Preferiblemente esta previsto que se suspendan muchos de estos tubos en el fermentador y configurar as! el reactor de lecho fijo. Para ello puede estar previsto que el fermentador presente en sus zonas superior e inferior respectivamente una instalacion de colgamiento para suspender los mencionados tubos de material plastico.

Otros materiales para la configuracion del reactor de lecho fijo son por ejemplo, tubos o cuerpos huecos tipo panal dispuestos perpendicularmente, de ceramica, arcilla, gres, madera, metal o material plastico, o barras, cables, cuerdas o cordones dispuestos perpendicularmente.

La Fig. 3b muestra a modo de ejemplo una instalacion de sujecion 33 para estos tubos de material plastico, la cual esta dispuesta en los correspondientes extremos superior e inferior del reactor de lecho fijo, y que fija la mejor separacion posible de los tubos entre si y no estrecha los pasos de tubo o previene este tipo de estrechamientos. Esta instalacion de sujecion consiste en secciones de tubo de acero fino (“manguitos”), las cuales estan dispuestas en una superficie y soldadas o unidas de otra forma entre si a traves de un angulo, y en las cuales se introducen de forma exacta los extremos de los tubos de material plastico.

La Fig. 4 muestra una parte 40 de un fermentador segun la invencion en representacion despiezada, consistente en los dos segmentos 41a y 41b en forma de mitad de cilindro. La Fig. 4 muestra ademas de ello en vista superior la seccion 42 ascendente (primaria) del reactor de lecho fijo. La seccion descendente esta tapada en la Fig. 4 por la pared del segmento 41b y por lo tanto no puede reconocerse. Los segmentos 41a y 41b se atornillan entre si localmente a traves de angulos de fijacion 43. Uno de los segmentos (en este caso 41 a) presenta de forma ideal ya la seccion de recuperacion 45, lo cual ademas de ello, facilita la fabricacion y el montaje y reduce de esta manera costes.

La Fig. 5 muestra igualmente una parte 50 de un fermentador segun la invencion en vista despiezada. Este consiste a diferencia del fermentador mostrado en la Fig. 4, en cuatro segmentos 51a - 51d. La seccion ascendente (primaria) del reactor de lecho fijo consiste como consecuencia en dos segmentos 52a y 52b. La seccion descendente esta cubierta en la Fig. 5 por la pared de los segmentos 51c y 51d, y por lo tanto no puede verse. Se representa ademas de ello, la seccion de recuperacion 55.

La Fig. 6 muestra igualmente una parte 60 de un fermentador segun la invencion en seccion con los desarrollos de corriente del material de fermentacion. El material de fermentacion sale de la seccion 62 ascendente (primaria) del reactor de lecho fijo a la camara de sedimentacion 64. All! ascienden fracciones 69 especlficamente mas ligeras y

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acceden a traves del canto de desborde a la seccion de recuperacion 65. Las fracciones especlficamente mas pesadas, por ejemplo, biomasa muerta que ya no produce gas) acceden por el contrario a la seccion descendente (secundaria) no representada del reactor de lecho fijo.

La Fig. 7 muestra diferentes configuraciones adicionales del fermentador segun la invencion. De esta manera se representa en la Fig. 7a un intercambiador de calor 74 dispuesto en la zona de su salida 73, con el cual puede calentarse previamente el material organico fresco a fermentar. Para este fin, el intercambiador de calor esta conectado a la entrada 71.

De esta manera se facilita notablemente el ajuste de condiciones meso o termofilas en el fermentador y al mismo tiempo se reduce la demanda de energla necesaria para ello. En el caso ideal, es suficiente el calor de reaccion intrlnseco que se desarrolla durante la fermentacion, para el ajuste de las condiciones mencionadas, de manera que es superflua una introduction de calor desde el exterior.

La Fig. 7b muestra otra seccion de recuperacion 75, la cual esta dispuesta tras la seccion descendente (secundaria) del reactor de lecho fijo 72. De esta manera se mejora una vez mas la recuperacion de los substratos y de los organismos mencionados.

La Fig. 8 muestra una instalacion de almacenamiento de gas 80 hidrostatica, consistente en un deposito 81 con una base intermedia 82. La parte inferior del deposito esta llenada con un llquido de bloqueo 83. La instalacion de almacenamiento de gas esta conectada a una instalacion de extraction de gas 84 de un fermentador no representado. El gas introducido desplaza al entrar a la parte inferior del deposito, el llquido (en particular agua) en contra de la fuerza de la gravedad (y con ello en contra de una presion hidrostatica que se genera o de una columna de agua). El agua escapa a traves de un tubo de ascenso 85 a la parte superior del deposito. Si la instalacion de almacenamiento de gas esta construida por ejemplo de tal forma, que el gas entrante genera al desplazar el llquido que se encuentra all! dentro una columna de agua maxima de 2000 mm, entonces esto se corresponde con una presion hidrostatica de 200 mbar. Al mismo tiempo el gas almacenado se mantiene a una presion de gas que se corresponde a esta presion, y puede suministrase al renunciarse a un soplador de presion de gas propio al motor de gas de la planta de cogeneration. Es decisivo para ello, que los microorganismos productores de biogas puedan continuar produciendo biogas tambien en contra de gradientes de presion fuertes. En la literatura se describen en este caso gradientes de presion de hasta 160 bares. El gradiente de presion de 200 mbar que se genera, descrito, que continua eventualmente hasta el fermentador, no influye por lo tanto negativamente en la slntesis de biogas.

La Fig. 9 muestra otra forma de realization de un fermentador 90 segun la invencion, que se corresponde en la mayorla de los puntos, con la forma de realizacion mostrada en la Fig. 1. A diferencia de esta ultima esta previsto aqul no obstante, que la seccion de recuperacion 95 este unida a traves de perforaciones 96 perifericas o instalaciones de filtro, con la camara de sedimentacion 94, y no a traves de un canto de rebose.

La Fig. 10 muestra otra forma de realizacion de un fermentador 100 segun la invencion, el cual igualmente se corresponde en la mayorla de los puntos con la forma de realizacion mostrada en la Fig. 1. A diferencia de esta ultima, esta previsto en este caso no obstante, que la seccion de recuperacion 105 este dispuesta exteriormente y unida con la seccion de sedimentation 104. A traves de una valvula 106 puede regularse la cantidad de retorno. La seccion de recuperacion puede separarse en esta forma constructiva en general facilmente del fermentador con fines de mantenimiento.

La Fig. 11 muestra otra forma de realizacion del fermentador segun la invencion, con la entrada 11, un reactor de lecho fijo 112 para el material organico bombeable con una seccion 112a primaria (ascendente) y una seccion 112b secundaria (descendente), que espacial y constructivamente estan separadas la una de la otra (llamados fermentadores parciales), as! como con una salida 113. Las secciones 112a y 112b pueden estar fabricadas a partir de un tanque de gas llquido o de gas usado, disponible economicamente, el cual se separo por ejemplo centralmente. Tambien se proporciona en la zona de cabeza de los fermentadores parciales, una seccion de recuperacion 115, a traves de la cual pueden suministrarse de nuevo las fracciones especlficamente mas ligeras recuperadas del material organico bombeable al fermentador de biogas 116 conectado delante. El transporte del material se produce en este caso en particular a traves de la presion de gas que se genera en la seccion ascendente del fermentador.

La Fig. 11 muestra tambien un fermentador de biogas 116 convencional que se proporciona opcionalmente, el cual esta conectado tras el fermentador 110 segun la invencion y que funciona frente a este como fermentador secundario (llamada “repotenciacion”), de tal manera, que a traves de la entrada 111 pueden alimentarse restos de fermentacion desde el fermentador de biogas convencional.

El fermentador de biogas 116 consiste esencialmente en un deposito de agitation grande con una cupula de acumulacion de gas. Dado que este solo fermenta de manera incompleta las materias primas (es decir, alto potencial de gas residual del resto de fermentacion), esta sometido al mismo tiempo a una perdida constante de microorganismos de conformation de metano y ademas de ello, genera restos de fermentacion, los cuales no estan lo suficientemente higienizados ni mineralizados (digeridos) (corrientes de cortocircuito, vease arriba), y emite

ademas de ello, gases que influyen en el clima (metano, monoxido de nitrogeno, CO2, vease arriba), es particularmente ventajoso, alimentar los restos de fermentacion de un fermentador 116 de este tipo al fermentador 112 segun la invencion. El explotador de un fermentador de biogas convencional puede mejorar de esta manera de forma duradera la rentabilidad y el respeto medioambiental de su instalacion con inversiones relativamente 5 reducidas.

El biogas producido en el fermentador 112 se suministra en este caso al almacenador de gas del fermentador de biogas 116. En una configuracion particularmente preferida, esta previsto en este caso, que la seccion de recuperacion 115 este configurada de tal manera, que las fracciones especlficamente mas ligeras recuperadas en 10 ella, del material organico bombeable, puedan realimentarse de nuevo al fermentador de biogas 116 conectado previamente.

Claims (22)

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   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para la produccion de biogas a partir de material organico bombeable con una proporcion reducida de sustancia seca organica en un fermentador, presentando el procedimiento los siguientes pasos:

   i) introducir en el fermentador el material organico bombeable a traves de una entrada,

   ii) producir y mantener un medio anaerobico, un valor de pH de al menos 7 y una temperatura en el intervalo mesofilo a termofilo,

   iii) producir un flujo de material del material organico bombeable a traves de un reactor de lecho fijo, as! como de una camara de sedimentacion del fermentador,

   iv) recuperar las fracciones especlficamente mas ligeras del material organico bombeable en una seccion de recuperacion,

   v) as! como recoger el gas resultante y retirar de forma continua o paso a paso el resto de fermentacion fermentado.
2. 2. Fermentador adecuado para llevar a cabo el procedimiento para la produccion de biogas a partir de material organico bombeable con una proporcion reducida de sustancia seca organica segun la reivindicacion 1, que presenta

   a) al menos una entrada para el material organico bombeable,

   b) al menos un reactor de lecho fijo para el material organico bombeable con al menos una seccion primaria y una secundaria, as! como

   c) al menos una salida para el resto de fermentacion resultante, presentando ademas

   d) al menos una camara de sedimentacion para el material organico bombeable, la cual esta dispuesta entre las secciones primaria y secundaria del reactor de lecho fijo, as! como

   e) al menos una seccion de recuperacion, la cual esta en contacto con la camara de sedimentacion y configurada de tal manera que pueden recuperarse fracciones especlficamente mas ligeras del material organico bombeable.
3. 3. Fermentador segun la reivindicacion 2, caracterizado por que la seccion primaria del reactor de lecho fijo es una seccion ascendente y la seccion secundaria del reactor de lecho fijo, una seccion descendente.
4. 4. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 3, caracterizado por que el reactor de lecho fijo presenta un material, el cual proporciona una superficie de colonizacion grande para microorganismos.
5. 5. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 4, caracterizado por que el reactor de lecho fijo presenta un material, el cual permite la configuracion de canales dispuestos esencialmente de forma longitudinal.
6. 6. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 5, caracterizado por que la seccion de recuperacion esta dispuesta entre las secciones ascendente (primaria) y descendente (secundaria) de al menos un reactor de lecho fijo.
7. 7. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 6, caracterizado por que hay dispuesta otra seccion de recuperacion tras la seccion descendente (secundaria) del reactor de lecho fijo.
8. 8. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 7, caracterizado por que presenta la forma exterior de un cilindro dispuesto de pie.
9. 9. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 8, caracterizado por que consiste en varios segmentos, los cuales pueden fabricarse en una instalacion de fabricacion y unirse localmente dando lugar a un fermentador.
10. 10. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 9, caracterizado por que presenta una instalacion de recogida de gas dispuesta al menos parcialmente por encima del reactor de lecho fijo y/o de la instalacion de recuperacion.
11. 11. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 10, caracterizado por que presenta una instalacion de almacenamiento de gas hidrostatica.
12. 12. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 11, caracterizado por que la instalacion de recogida de gas presenta una cupula en forma de cono, en forma de cono truncado, paraboloide o hemisferica.
13. 13. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 12, caracterizado por que presenta en la zona de su salida un intercambiador de calor, con el cual puede calentarse previamente el material organico fresco a fermentar.

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14. 14. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 13, caracterizado por que el fermentador presenta una instalacion de acondicionamiento termico para el material organico a fermentar, la cual esta configurada de tal manera que la temperatura del material de fermentacion en el espacio de fermentacion puede ajustarse simplemente mediante el acondicionamiento termico del material organico a fermentar introducido a traves de la entrada.
15. 15. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el material recuperado se incuba previamente con material fresco a fermentar, antes de que este ultimo se introduzca en el fermentador.
16. 16. Procedimiento segun las reivindicaciones 1 o 15, caracterizado por que con el fin de la plena explotacion se anade al material organico a fermentar biomasa adicional, por ejemplo, de materias primas renovables, en particular de plantas energeticas.
17. 17. Procedimiento segun las reivindicaciones 1 o 15 - 16, caracterizado por que las condiciones de procedimiento estan ajustadas de tal manera que se reduce la formation de acido propionico o se descompone mas rapidamente acido propionico.
18. 18. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 14, caracterizado por que esta conectado despues de un fermentador de biogas convencional, de tal manera que a traves de la entrada para el material organico bombeable pueden alimentarse restos de fermentacion del fermentador de biogas convencional.
19. 19. Fermentador segun la reivindicacion 18, caracterizado por que la section de recuperation esta configurada de tal manera que las fracciones especlficamente mas ligeras recuperadas en esta del material organico bombeable pueden suministrarse de nuevo al fermentador de biogas conectado delante.
20. 20. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 14 o 18 - 19, caracterizado por que esta conectado despues de un reactor de hidrolisis a largo plazo.
21. 21. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 o 15 - 17, caracterizado por que tras el paso iv) del procedimiento sigue el paso de la alimentation de nuevo al fermentador del material recuperado.
22. 22. Fermentador segun una de las reivindicaciones 2 - 14 o 18 - 19, caracterizado por que la seccion de recuperacion esta conectada a traves de un canto de rebose a la camara de sedimentacion.