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Proyecto de $ 6,8 millones busca desarrollar biodigestores inspirados en vacas

El ganado es sumamente eficiente para digerir materiales duros, y un sistema de producción de energía propuesto basado, en parte, en el estómago de las vacas, podría generar un 40 por ciento más de energía a partir de los flujos de desechos municipales, a un costo reducido del 20 por ciento, y proporcionar una alternativa viable a enviar residuos a vertederos.

Ese es el objetivo de un esfuerzo de $ 6,8 millones para aumentar la eficiencia de cómo convertimos los desechos sólidos orgánicos de la basura y las aguas residuales en metano, un combustible renovable listo para la tubería.

Dirigido por la Universidad de Michigan, el proyecto incluye asociaciones con el Laboratorio Nacional Argonne, la Universidad Northwestern y otros. El Departamento de Energía de Estados Unidos está proporcionando $ 5 millones de la financiación.

“Es hora de que cambiemos nuestro pensamiento como sociedad. Estos materiales orgánicos son solo desechos en el sentido de que los enterramos en vertederos o los compostamos. Estamos tirando una valiosa materia prima. Creemos que hemos creado una solución altamente escalable para satisfacer las necesidades de un mundo urbanizado ", dijo Steve Skerlos, profesor Arthur F. Thurnau y profesor de ingeniería mecánica, y co-investigador principal del proyecto.

El esfuerzo, encabezado por Lutgarde Raskin, Vernon L. Snoeyink Distinguished University Professor of Environmental Engineering y profesor de ingeniería civil y ambiental, va más allá del desarrollo de tecnología para construir una colaboración que desplegará el sistema en la sociedad y educará a la fuerza laboral necesaria para operarlo.

 Los investigadores de la U-M, incluida la asistente de investigación graduada Renata Rae Strarostka, están trabajando en un nuevo biodigestor que convierte los desechos sólidos orgánicos de la basura y las aguas residuales en metano renovable. (Foto de Robert Coelius, Facultad de Ingeniería) "class =" wp-image-82947 "/>
<figcaption> Los investigadores de la UM, incluida la asistente de investigación graduada Renata Rae Strarostka, están trabajando en un nuevo biodigestor que convierte los desechos sólidos orgánicos de la basura y aguas residuales en metano renovable. (Foto de Robert Coelius, Facultad de Ingeniería) </figcaption></figure><p> El metano, el principal componente del gas natural, puede ser producido por biorreactores que absorben la materia orgánica producida en nuestros hogares: desechos humanos que tiramos por nuestros inodoros y desechos de alimentos que desaparecen en los trituradores de la cocina o se tiran a los botes de basura. . Hoy en día, no es un proceso particularmente eficiente y los biorreactores de última generación tienen solo una banda estrecha de materiales que pueden descomponer.</p><p> Más allá de eso, el metano es un subproducto de los desechos orgánicos en descomposición en los vertederos, donde se libera a la atmósfera. Es un potente gas de efecto invernadero, por lo que capturar más para la producción de energía podría ser una ventaja climática doble.</p><p> “En el transcurso de la próxima década, las tecnologías, el diseño y las estrategias operativas y los programas educativos de este proyecto podrían llevar a duplicar o más la energía generada a partir del desperdicio de alimentos en los EE. UU.”, Dijo Skerlos.</p><h2> <strong> Imitación de los biodigestores más eficientes de la naturaleza </strong></h2><p> Los investigadores de la U-M se propusieron expandir los tipos de materiales de desecho orgánicos que los biorreactores pueden descomponer más allá de los desechos de alimentos y lodos de aguas residuales, y por eso buscaron inspiración en la naturaleza.</p><p> "El estómago de una vaca es realmente bueno para degradar el material lignocelulósico, cosas como la hierba y el heno que come el ganado", dijo Raskin. “Esos materiales no pueden ser digeridos por los biorreactores anaeróbicos que se usan comúnmente en la actualidad. Estamos buscando desarrollar un nuevo biorreactor que también pueda digerir desechos de jardín y desechos de papel ".</p><p> El biorreactor del estómago (rumen) de la vaca representa una parte de un sistema de biorreactor anaeróbico de dos fases, llamado anaeróbico porque no requiere oxígeno. El primer biorreactor convierte los desechos orgánicos en compuestos más simples como el ácido acético, el componente principal del vinagre. El segundo reactor convierte esos compuestos más simples en metano. Su huella combinada es mucho más pequeña que la de los biorreactores típicos actualmente en uso, lo que los hace más asequibles de construir y operar, dicen los investigadores.</p><p> El sistema de U-M es capaz de generar biogás de manera eficiente, una mezcla de metano y dióxido de carbono. Convertir eso en metano renovable listo para la tubería es el trabajo de los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad Northwestern. Están desarrollando un sistema que también convierte el dióxido de carbono del biogás en metano.</p><p> "La tecnología electroquímica de Argonne proporciona una vía de utilización de energía renovable para convertir directamente el biogás en metano renovable rentable", dijo Meltem Urgun-Demirtas, líder del grupo de Bioprocesos y separaciones reactivas de Argonne en la División de Materiales Aplicados de Argonne.</p><p> Los tres aspectos del proyecto comenzarán y progresarán por separado al principio. Argonne alojará un montaje a escala de laboratorio del sistema integrado. Más tarde, se construirá un sistema piloto en la instalación de recuperación de recursos hídricos de Great Lakes Water Authority en Detroit.</p><p> Las empresas de servicios públicos como la instalación de recuperación de GLWA se beneficiarán ya que actualmente no cuentan con sistemas para recuperar energía de los lodos de depuradora y los desechos orgánicos que producen. De acuerdo con el objetivo de GLWA de convertirse en energía neutral, el programa piloto a cargo del personal de la empresa de servicios públicos será crucial para establecer que el sistema se puede implementar a escala completa.</p><h2> <strong> Educar a la fuerza laboral de metano renovable del mañana </strong></h2><p> Un componente clave del proyecto es la creación de una colaboración de investigación y educación para ayudar a capacitar a estudiantes graduados y no graduados para una fuerza laboral de tecnología de bioenergía de próxima generación.</p><p> Los socios educativos incluyen la Universidad de Toronto, la Universidad Nacional Autónoma de México y la Universidad de Monterrey. En la U-M, el proyecto se asociará con el Center for Socially Engaged Design de la universidad.</p><p> “Este enfoque sistemático es vital para asegurar que la tecnología de conversión de residuos en energía no solo sea viable, sino que se implemente en toda América del Norte y más allá”, dijo Skerlos.</p><p> El equipo de investigación de la U-M también incluye a los codirectores Kuang Zhu, un investigador en ingeniería civil y ambiental, y Tim Fairley-Wax, un laboratorio de investigación especialista en el mismo departamento.</p><p> El proyecto está financiado por la Oficina de Tecnologías de Bioenergía del DOE. Otros $ 1.8 millones para el proyecto provienen de fondos de contrapartida proporcionados por GLWA, la firma consultora enCTRL Solutions, Carollo Engineers Inc. y otros. La U-M utilizará y distribuirá aproximadamente $ 5,2 millones, mientras que el Laboratorio Nacional Argonne recibirá $ 1,6 millones.</p><dl
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