life reptes
101074329
Nª DE EXPEDIENTE
EU
CONCEDENTE
25/07/2022
FECHA
42 MESES
DURACIÓN
988 027.06 €
IMPORTE
TITULO: Tecnologías renovables de producción de biohidrógeno a partir de la cofermentación de residuos lignocelulósicos y lodos de depuradora.
TITLE: Renewable bio-hydrogen production technologies from lignocellulosic waste and sewage sludge co-fermentation
Beneficiarios: DEPURACION DE AGUAS DE MEDITERRANEO SL, AINIA, GENIA BIOENERGY SL, CONSORCI DE LA RIBERA – RIBERA CONSORTIUM.
LIFE REPTES
El objetivo general de LIFE REPTES es demostrar un nuevo modelo circular que integrará la producción de biohidrógeno a partir de subproductos lignocelulósicos pretratados y lodos de EDAR mediante un proceso de fermentación oscura. La corriente líquida fermentada se utilizará para la producción de biogás, mediante su uso como cosustratos de digestión anaeróbica. Por tanto, LIFE REPTES permitirá demostrar la viabilidad de un modelo circular aplicable a las EDAR, que podrá ser replicado también en plantas de biogás para la producción de biohidrógeno a partir de lodos y residuos lignocelulósicos generados en el entorno de la planta de tratamiento para reducir las emisiones netas de tanto el proceso de tratamiento del agua como los procedimientos de cultivo.
El proyecto LIFE REPTES “Renewable bio-hydrogen production technologies from lignocellulosic waste and sewage sludge co-fermentation” (GA 101074329) tiene como objetivo reducir la emisión masiva de gases de efecto invernadero (GEI) y de partículas derivados de la quema de paja de arroz, lo que afecta a la calidad de vida de las poblaciones cercanas, mediante la implementación de un nuevo modelo circular que integra la producción de biohidrógeno a partir de subproductos lignocelulósicos pretratados y lodos de EDAR mediante un proceso de fermentación oscura.
The general objective of LIFE REPTES is to demonstrate a new circular model that will integrate the production of biohydrogen from pre-treated lignocellulosic by-products and WWTP sludge by means of a dark fermentation process. The fermented liquid stream will be used for biogas production, by its use as anaerobic digestion co-substrates. Therefore, LIFE REPTES will allow the demonstration of the feasibility of a circular model applicable to WWTPs, that can be replicated also in biogas plants for the production of biohydrogen using sludge and lignocellulosic waste generated in the vicinity of the treatment plant to reduce net emissions from both the water treatment process and farming procedures.
LIFE REPTES project «Renewable bio-hydrogen production technologies from lignocellulosic waste and sewage sludge co-fermentation» (GA 101074329) aims to reduce the massive emission of greenhouse gases (GHG) and particulate matter from burning rice straw, which affects the quality of life of nearby populations, by implementing a new circular model that integrates the production of biohydrogen from pre-treated lignocellulosic by-products and WWTP sludge through a dark fermentation process.
innovación
España es el segundo mayor productor de arroz de la UE (por detrás de Italia) y genera unas 423.000 toneladas de paja de arroz al año.
Gran parte de este cultivo se cultiva en municipios cercanos a Valencia, la tercera ciudad más grande de España, cercana al Parque Natural de la Albufera. Esta reserva natural contiene importantes hábitats naturales, tierras agrícolas tradicionales y sitios de gran valor cultural.
El resguardo de la biodiversidad le ha valido a la zona el reconocimiento oficial de la Convención de Ramsar (humedales) y es Zona de Especial Protección para las Aves y Lugar de Interés Comunitario.
En esta reserva, los campos de arroz ocupan dos tercios de las 21.000 ha del Parque Natural de la Albufera. Si bien las características de los cultivos contribuyen a la preservación de los humedales, el proceso de recolección ha venido ocasionando efectos ambientales negativos en la zona, debido a la práctica de quema del material lignocelulósico generado (paja de arroz), con el fin de reducir la acumulación de residuos sólidos en la reserva. Alrededor de 50.000 toneladas de paja de arroz se cosechan anualmente en los alrededores del Parque Natural de la Albufera, lo que tiene un efecto significativo en las áreas urbanas cercanas durante algunos períodos del año (en otoño). Este proceso de combustión también contribuye al calentamiento global a través de la emisión de CO2 y otros gases de efecto invernadero que alcanzan niveles preocupantes de preocupación nacional e internacional. Sin embargo, hay una falta de alternativas para gestionar eficazmente estos biorresiduos. De hecho, la Generalitat Valenciana ha fijado una resolución para reducir la quema de paja de arroz (Decreto 98 de 1995, por el que se aprueba el Reglamento de la Ley 3 de 9 de diciembre de 1993, del Bosque de Valencia, artículo 57) y esta práctica será prohibido para evitar el impacto ambiental, a pesar de la falta de alternativas para los agricultores.
La extracción de paja de arroz de los campos para usos alternativos puede contribuir a aminorar estos problemas, para lo cual es necesario encontrar nuevos procesos innovadores para ser demostrados en ambientes reales.
El uso de paja de arroz como cosustrato en el proceso de Fermentación Oscura es una solución innovadora para producir energía renovable mediante la generación de biohidrógeno.
El hidrógeno es reconocido como un combustible energético limpio ya que no libera CO2, NOx (óxidos de nitrógeno) y SOx (óxidos de azufre) a la atmósfera durante la combustión.
Se han llevado a cabo varios proyectos relacionados con evitar los problemas ambientales de la paja de arroz, pero todos ellos han encontrado desventajas y barreras económicas y técnicas para utilizar la paja de arroz para aplicaciones distintas a la combustión. Las principales barreras económicas han estado relacionadas con el alto costo de extraer y almacenar la paja de arroz de los campos.
Las principales barreras técnicas del uso de la paja de arroz como sustrato para la producción de bioenergía, como el biogás, han sido la estructura lignocelulósica en forma de hebras que dificulta el ataque biológico de las bacterias y su transformación en biocombustibles.
Tratamientos como picar la paja de arroz podrían reducir este problema, pero dentro de los reactores biológicos se encuentran otros problemas hidráulicos. La paja de arroz tiende a flotar y aglomerarse, cerrando tuberías y bombas. En los últimos años, GENIA, DAM y AINIA han estudiado varias soluciones innovadoras para reducir estos obstáculos. En concreto, se ha encontrado que el ensilado de paja de arroz podría ser la estrategia más económica y adecuada para almacenar paja de arroz y utilizarla durante el resto del año para producir bioenergía. Además de eso, se ha encontrado una tecnología innovadora para convertir la paja de arroz en líquido bombeable como el mejor pretratamiento complementario para aumentar la producción de energía a partir de la paja de arroz y evitar por completo los problemas hidráulicos asociados con la estructura de paja de arroz original de una manera rentable. forma. Otras barreras técnicas encontradas han sido la necesidad de utilizar otros residuos orgánicos para compensar la falta de nutrientes (nitrógeno y fósforo) en la paja de arroz, que son esenciales para cualquier proceso biológico.
Enormes cantidades de paja de arroz se queman anualmente en los arrozales situados cerca del Parque Natural de la Albufera (España), lo que se traduce en emisiones masivas de gases de efecto invernadero (GEI) y material particulado que afecta a la calidad de vida de las poblaciones aledañas con un importante impacto ambiental. En la Albufera se producen anualmente 5-6 toneladas de paja en cada una de las 14.700 hectáreas cultivadas. La gestión de estos biorresiduos supone un alto impacto en la economía de los agricultores, cuando se utilizan otras técnicas distintas a la quema o enterramiento. Esta situación se repite cada año en otras regiones de Europa que son principales productoras de cultivos lignocelulósicos como el arroz o el trigo. El parque de la Albufera concentra alrededor del 20% de la paja de arroz a nivel nacional, siendo España el segundo país productor de arroz de la UE. Otros países a nivel de la UE en producción de arroz serían Italia y Grecia, mientras que países como Alemania y Francia son productores de otros residuos lignocelulósicos. El nuevo modelo circular de LIFE REPTES permitirá la valorización de la paja de arroz, junto con los lodos de depuradora, mediante la producción de biocombustibles de gas renovable (biohidrógeno y biogás) gracias a la implementación de una combinación de tecnologías.
La tecnología más innovadora y central del proyecto es el proceso de fermentación oscura (DFP) para producir biohidrógeno, pero el éxito técnico y económico del modelo está respaldado por una metodología innovadora para el pretratamiento de la paja de arroz antes del DFP.
Además, el proyecto demostrará el potencial de las corrientes fermentadas como cosustrato cuando se utilizan en la digestión anaerobia en las EDAR, aumentando el rendimiento de biogás en un 10-43%, como se demostrará en la EDAR de Pinedo, la más grande de la Comunidad Valenciana. LIFE REPTES permitirá, no solo mejorar el bienestar de los ciudadanos aledaños a las zonas de cultivos extensivos lignocelulósicos, evitando así las emisiones de GEI y la valorización de biorresiduos, sino también creando un nuevo modelo de negocio rentable y bioenergéticamente eficiente.
LIFE REPTERS cuenta con la participación de instituciones públicas y privadas con experiencia en la investigación y la gestión de bioresiduos. La empresa DEPURACION DE AGUAS DE MEDITERRANEO SL (DAM) actúa como coordinador del proyecto, en el que participan 3 socios más.
- DEPURACION DE AGUAS DE MEDITERRANEO SL (DAM), AVENIDA BENJAMIN FRANKLIN 21, PARQUE TECNOLOGICO DE VALENCIA, PATERNA VALENCIA, 46980, Spain.
- AINIA (AINIA), CALLE BENJAMIN FRANKLIN 5-11, PARQUE TECNOLOGICO DE VALENCIA, PATERNA VALENCIA 46980, Spain.
- GENIA BIOENERGY SL (GENIA), AVENIDA RONDA DE NAZARET 9 BAJA, VALENCIA 46024, Spain.
- CONSORCI DE LA RIBERA (CRIB), CARRER TARONGER 116, ALZIRA VALENCIA 4660, Spain.
innovation
Spain is the second-largest rice-producer in the EU (behind Italy) and generates around 423,000 tonnes of rice-straw per year.
A large part of this crop is cultivated in municipalities close to Valencia, the third largest city of Spain, close to the Albufera Natural Park.
This nature reserve contains important natural habitats, traditional agricultural land and sites of rich cultural value. The sheltering of biodiversity has earned the area official recognition from the Ramsar Convention (wetlands) and is a Special Protection Area for birds and a Site of Community Interest.
In this reserve, rice fields cover two-thirds of the 21,000 ha Albufera Natural Park.
Although the characteristics of the crops contribute to the preservation of the wetlands, the harvesting process has been causing environment negative effects on the area, due to the practice of burning of the lignocellulosic material generated (rice straw), in order to reduce the accumulation of solid residues in the reserve. About 50,000 tonnes of rice straw are harvested yearly around of Albufera Natural Park having a significant effect on nearby urban areas during some periods of the year (in autumn).
This burning process also contributes to global warming through the emission of CO2 and other greenhouse gasses which reach worrying levels of national and international concern.
However, there is a lack of alternatives for effectively managing this biowaste. In fact, the Regional Valencian Government has fixed a resolution to reduce the burning of rice straw (Decree 98 of 1995, which approves the Regulation of Law 3 of December 9th 1993, for the Forest of Valencia, Article 57) and this practice will be forbidden in order to avoid the environmental impact, despite of the lack alternatives for the farmers.
The extraction of rice straw from fields for alternative uses may contribute to lessening these problems, for that, it’s necessary to find new innovative processes to be demonstrated in real environments. The use of rice straw as co-substrate in the Dark Fermentation process is an innovative solution for producing renewable energy by biohydrogen generation.
Hydrogen is recognised as a clean energetic fuel since it does not release CO2, NOx (nitrous oxides) and SOx (sulphur oxides) in the atmosphere during combustion.
Several projects related to avoiding the environmental problems of rice straw have been carried out, but all of them have found disadvantages and economic and technical barriers to using rice straw for applications other than combustion. The main economic barriers have been related to the high cost of extracting and storing rice straw from the fields. The main technical barriers of using rice straw as a substrate for bioenergy production, such as biogas, have been the lignocellulosic structure in the form of strands that hinders biological attack by bacteria and its transformation into biofuels. Treatments such as chopping the rice straw could reduce this problem, but other hydraulic problems are encountered within the biological reactors. Rice straw tends to float and clumps, closing pipes and pumps. In recent years, GENIA, DAM and AINIA have studied several innovative solutions to reduce these obstacles. Specifically, it has been found that rice straw silage could be the most economical and appropriate strategy to store rice straw and use it during the rest of the year to produce bioenergy. In addition to that, an innovative technology to convert rice straw into pumpable liquid has been found as the best supplemental pre-treatment to increase energy production from rice straw while completely avoiding the hydraulic problems associated with the original rice straw structure in a cost-effective way. Other technical barriers encountered have been the need of using other organic residues to compensate for the lack of nutrients (nitrogen and phosphorus) in rice straw, which are essential for any biological process.
Huge amounts of rice straw are burned annually in the rice fields situated close to Albufera Natural Park (Spain), meaning massive emissions of greenhouse gasses (GHGs) and particulate matter that affects the quality of life of surrounding populations with an important environmental impact.
In Albufera, 5-6 tonnes of straw are produced annually in each of the 14,700-hectare cultivated.
The management of this bio-waste supposes a high impact in the economy of the farmers, when other techniques different of burning or burying are used. This situation is repeated yearly in other regions of Europe that are main producers of lignocellulosic crops like rice or wheat.
Albufera park accounts for around 20% of the rice straw nationwide, being Spain the second country of rice production in the EU. Other countries at the EU level in rice production would be Italy and Greece, while countries such as Germany and France are producers of other lignocellulosic residues. LIFE REPTES new circular model will allow the valorisation of the rice straw, together with sewage sludge, by the production of renewable gas biofuels (biohydrogen and biogas) thanks to the implementation of a combination of technologies.
The most innovative and the core technology of the project is the dark fermentation process (DFP) to produce biohydrogen, but the technical and economic success of the model is backed by an innovative methodology for pre-treating the rice straw prior to DFP. Furthermore, the project will demonstrate the potential of the fermented streams as co-substrate when used in anaerobic digestion in WWTPs, boosting the biogas yield by 10-43%, as it will be demonstrated in Pinedo WWTP, the biggest one of Valencia Region. LIFE REPTES will allow, not only improving the welfare of the citizens surrounding areas of lignocellulosic extensive cultivations, thus avoiding GHGs emissions and the biowaste valorisation, but also creating a new profitable and bioenergy efficient business model.
LIFE REPTES involves the participation of public and private institutions with experience in bio-waste research and management. The company DEPURACION DE AGUAS DE MEDITERRANEO SL (DAM) acts as coordinator of the project, in which 3 other partners participate.
- DEPURACION DE AGUAS DE MEDITERRANEO SL (DAM), AVENIDA BENJAMIN FRANKLIN 21, València Parc Tecnològic, PATERNA, VALENCIA, 46980, Spain.
- AINIA (AINIA), CALLE BENJAMIN FRANKLIN 5-11, València Parc Tecnològic, PATERNA, VALENCIA 46980, Spain.
- GENIA BIOENERGY SL (GENIA), AVENIDA RONDA DE NAZARET 9 BAJA, VALENCIA 46024, Spain.
- CONSORCI DE LA RIBERA (CRIB), CARRER TARONGER 116, ALZIRA VALENCIA 4660, Spain.
Views and opinions expressed are however those of the author(s) only and do not necessarily reflect those of the European Union or CINEA. Neither the European Union nor the granting authority can be held responsible for them.
