Mejor control de la digestión anaerobia
El biogás se puede producir en una planta de digestión anaerobia, que utiliza bacterias para degradar materia orgánica en ausencia de oxígeno. Pese a los impactos medioambientales positivos de estas plantas, los altos costes de inversión y su baja rentabilidad han limitado su implantación en Europa. Un mejor control y monitorización de la producción de biogás ayudarían a aumentar su rentabilidad y estabilidad. Por tanto, el proyecto financiado por la Unión Europea OPTI-VFA (Novel monitoring and process control system for efficient production of VFA and biogas in anaerobic digestion plant) se propuso desarrollar un prototipo de un sistema de monitorización y control en tiempo real basado en la medición de la producción de ácidos grasos volátiles (AGV) en digestores anaerobios. En primer lugar, los socios de OPTI-VFA encuestaron a agricultores y otros usuarios de digestores anaerobios en Europa con el objetivo de conocer sus necesidades, hecho que puso de manifiesto la importancia de un sistema de monitorización de AGV. Estos también llevaron a cabo un amplio estudio de evaluación química de compuestos modelo empleando la herramienta comercial FTIR para seleccionar la técnica de medición más adecuada y para desarrollar modelos de calibración para monitorizar la producción de AGV en digestores anaerobios. En este contexto, se eligió un interferómetro Fabry-Perot piezoeléctrico que opera preferentemente en el espectro infrarrojo medio (Mid IR) para el desarrollo de prototipos futuros. El siguiente paso consistió en modelizar diferentes aspectos del prototipo de digestor y diseñar un sistema de monitorización adecuado, que incluía un prototipo de medición, una sonda óptica y un sistema de control. Una vez diseñado el prototipo, este fue construido y probado por los investigadores en el laboratorio. Los socios comerciales también proporcionaron información valiosa sobre el diseño del dispositivo. El prototipo de OPTI-VFA emplea la espectroscopía infrarroja y los modelos de calibración desarrollados por los socios para detectar cambios en las concentraciones de AGV en el digestor, y se controla mediante una aplicación informática intuitiva. Las pruebas de laboratorio pusieron de manifiesto que el sistema es capaz de medir la concentración de los principales AGV de forma precisa en tiempo real. Finalmente, los socios han desarrollado una metodología general basada en la simulación para diseñar y validar controladores automáticos para digestores anaerobios convencionales. En este sentido, se ha probado y demostrado la funcionalidad de un proceso de control para un sistema de fase 2 a escala de laboratorio. El prototipo desarrollado por el proyecto está llamado a tener un impacto positivo en la pujante industria de la producción de biogás y productos químicos «verdes».
Palabras clave
Digestión anaerobia, agricultores, biogás, OPTI-VFA, monitorización y control de la producción, ácido graso volátil, mediciones ópticas, calibración, simulación y modelización de la producción
