ENAE11 PROYECTOS DE PRODUCCIÓN Y APLICACIONES BIOENERGÉTICAS

SCORM 1. Biomasa: características y usos

Descripción de la biomasa como recurso energético

- Compuestos orgánicos producidos por la naturaleza

- Asimilación del CO2 por las plantas

- Tipos de biomasa. Biomasa primaria y biomasa secundaria o residual

- Concepto de biorrefinería. Clasificación según origen de la biomasa y productos: energéticos y no energéticos

- Caracterización y propiedades. Métodos analíticos

- Biodegradabilidad

- Clasificación de tecnologías aplicables según tipo de biomasa y objetivos

- Usos actuales y potenciales de la biomasa en el entorno europeo

- Políticas locales y europeas que promueven el uso de la biomasa

Organización y logística para el acopio y uso

- Operaciones de extracción de biomasa agrícola y forestal. Logística y costes asociados

- Cultivos energéticos: Especies utilizadas, tecnologías y precios

- Biomasa residual. Productividades y usos alternativos

- Control de calidad de las materias primas.

- Elementos para el diseño de un proyecto

- Indicadores de sostenibilidad económica y ambiental

- Inventario de recursos de biomasa por áreas geográficas. Fuentes de información.

Utilización de programas informáticos (MATLAB, Excel, Model IWA-ADM1) para el desarrollo de proyectos.

- Elección de zona geográfica

- Inventario de recursos de biomasa: forestales, agrícolas, ganaderos, residuos orgánicos municipales, residuos orgánicos industriales, aguas residuales (industriales y municipales), lodos de depuración (municipales y residuales, algas, otros recursos

- Planificación de usos de los materiales inventariados

- Elección zonas de implantación de instalaciones de transformación

- Recopilación normativa aplicable

- Costes de acopio y transporte a plantas

SCORM 2. Procesos fisicoquímicos

Descripción del proceso de combustión con producción de electricidad y calor

- Pretratamiento de la biomasa

- Fundamentos de la combustión. Principios termoquímicos

- Energía térmica y eléctrica mediante tecnologías de combustión. Ciclos Rankine.

- Calderas y equipos

- Fluidos de trabajo

- Balances de energía. Análisis de casos prácticos

Especificaciones de los procesos de pirolisis y gasificación

- Principios termoquímicos

- Características del syngas

- Pretratamiento de la biomasa

- Tecnologías de gasificación

- Producción de calor y electricidad por gasificación

- Tecnologías de pirolisis

- Uso de los productos pirolíticos

- Análisis de casos prácticos

Relación de otros usos del syngas

- Producción de metanol/etanol

- Síntesis de Fischer-Tropsch

- Depuración y tratamiento para obtener metano sintético

- Reformado para obtener hidrógeno

Identificación de la transesterificación

- Materias primas para la producción de biodiesel

- Proceso y tecnologías de producción de biodiesel

- Producción de bio-queroseno

- Control de calidad

- Normativa asociada al uso como biocarburantes

Utilización de programas informáticos (MATLAB, Excel, Model IWA-ADM1) para el desarrollo de proyectos sobre dimensionado, análisis económico y medioambiental de instalaciones, a partir de la disponibilidad de la biomasa.

- Combustión y aprovechamiento energético

- Gasificación y aprovechamiento del syngas

- Producción de biodiésel

SCORM 3. Procesos biológicos

Clasificación de los procesos biológicos de transformación

- Ingeniería de procesos, reacciones y reactores

- Cinética enzimática

- Cinética microbiana.

- Técnicas microbianas de laboratorio.

Análisis de la bioenergética de reacciones biológicas

- Reacciones de oxidación - reducción

- Transporte de electrones y transporte de energía

- Estequiometría de las reacciones biológicas

- Anabolismo y catabolismo. Energía y crecimiento.

- Estimación de coeficientes estequiométricos a partir del análisis energético de la reacción

- Conservación de la DQO

- Procesos simultáneos: notación matricial

Definición de los fundamentos de digestión anaerobia

- Bases microbiológicas y cinéticas

- Desintegración e hidrólisis; acidogénesis; acetogénesis; metanogénesis

- Relación sintrófica entre especies

- Equilibrios químicos relevantes durante el proceso

- Ensayos anaerobios

- Condiciones ambientales y operacionales

- Modelos de simulación. El modelo IWA-ADM1 (Anaerobic Digestión Modelo Nº 1)

Especificaciones de las tecnologías de digestión anaerobia

- Configuración de instalaciones

- Aplicación a la producción de biogás de sustratos orgánicos. Codigestión

- Biorreactores anaerobios y campo de aplicación

- Pretratamientos y postratamientos

- Dimensionado de digestores. Técnicas de simulación numérica de la operación

Descripción del tratamiento y usos del biogás

- Composición del biogás

- Usos térmicos, eléctricos, automoción e inyección a red de gas natural

- Calidad exigida del gas según usos. Normativa aplicable

- Técnicas de limpieza o acondicionamiento del biogás

- Técnicas de separación de CO2 y enriquecimiento a biometano

- Procesos biológicos para la transformación de syngas e hidrógeno a biometano

Clasificación de la producción de biohidrógeno

- Reacciones biológicas y microorganismos implicados

- Producción por foto-fermentación.

- Producción por fermentación oscura

- Análisis de la estequiometría de las reacciones

Definición de sistemas bioelectroquímicos

- Células de combustible microbianas (MFC)

- Células electroquímicas microbianas (MEC)

- Aplicaciones energéticas o para obtención de productos de interés

Especificaciones de la producción de bioetanol

- Materias primas y procesos de pretratamiento

- Hidrólisis enzimática de hemicelulosa y celulosa

- Fermentación de monosacáridos. Estequiometría, condiciones operacionales y rendimiento

- Etapas según la estrategia del proceso

- Recuperación de bioetanol

- Usos del bioetanol. Producción de ETBE

- Producción de otros bioalcoholes. Fermentación ABE (acetona-butanol-etanol)

- Normativa asociada al uso como biocarburantes

Utilización de programas informáticos (MATLAB, Excel, Model IWA-ADM1) para el desarrollo de proyectos sobre dimensionamiento y análisis económico y medioambiental de plantas de biogás según origen de los sustratos:

- Sustratos: deyecciones ganaderas, residuos industriales, barros residuales y codigestión

- Elección plantas individuales o colectivas

- Dimensionamiento de sistemas de transformación del biogás según usos y aplicaciones (inyección a red, cogeneración, biometano vehicular, ...)

- Dimensionado de biorrefinería con diferentes unidades de producción: bioetanol, biohidrógeno, biometano