ES2558364T3 - Instalación de biogas y procedimiento para la producción de biogas a partir de materias primas renovables que contienen lignina - Google Patents

Abstract

Instalación de biogas (10) para la producción de biogas, que comprende: al menos un fermentador para una fermentación bacteriana anaerobia de biomasa, y (a) una instalación para la disgregación mecánica de paja que comprende un dispositivo para el desmenuzamiento mecánico de paja mecánico de paja a través de trituración, con preferencia trituración por medio de un molino de martillos, y (b) una instalación para la disgregación térmica de paja (82, 104, 122, 130) a través de tratamiento con vapor saturado o hidrólisis de presión térmica.

Description

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DESCRIPCION

Instalacion de biogas y procedimiento para la produccion de biogas a partir de materias primas renovables que contienen lignina

La invencion se refiere a una instalacion de biogas y en particular a una central electrica de biomasa para la produccion de biogas de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 y a un procedimiento para la produccion de biogas a partir de materias primas renovables que contienen lignina.

Actualmente la paja no encuentra practicamente ninguna aplicacion en instalaciones de biogas como sustrato de fermentacion; en instalaciones de biogas solamente se consiguen indirectamente pequenas cantidades como entremezcla contenida en el estiercol solido. En efecto, por motivos que se explican a continuacion, existe un prejuicio tecnico contra la utilizacion de paja como sustrato de fermentacion.

Actualmente se emplean en Alemania mas de 3.500 instalaciones de fermentacion humeda, frente a las solo aproximadamente 20 instalaciones para la fermentacion de sustancia solida (fermentacion en seco) de materias primas renovables. En las instalaciones de fermentacion humeda no se contempla ya, por lo tanto, una utilizacion de paja por que la sustancia de fermentacion humeda debe removerse con ruedas de palas bien helices y en este caso la paja se arrollana alrededor de las palas o helices, respectivamente. Por lo tanto, en instalaciones de fermentacion humeda apenas se utiliza estiercol solido que contiene paja, sino presumiblemente estiercol licuado. Si se cortase la paja para eludir este problema mecanico, la paja cortada flota y, por lo tanto, no se mezcla con el sustrato de fermentacion humedo. Ademas, en este caso, en general, obstruye los vertederos y rebosaderos, respectivamente, de los fermentadores humedos. Ya por estos motivos no se contempla actualmente la paja como sustrato de fermentacion para instalaciones de fermentacion humeda.

Las centrales electricas de biomasa existentes o bien las instalaciones de biomasa para la produccion de biogas de acuerdo con el procedimiento de fermentacion de sustancia solida son tfpicamente instalaciones agncolas con dos a seis fermentadores. De acuerdo con el informe final publicado solo recientemente “Monitoring zur Wirkung des novellierten Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) auf die Entwicklung der Stromerzeugung aus Biomasse” que ha sido creado por encargo del Ministerio Federal de Medio Ambiente, Proteccion de la Naturaleza y Seguridad de los Reactores (BMU), la fermentacion en seco no ha alcanzado todavfa el estado de madurez del mercado. Las instalaciones que se encuentran en funcionamiento se consideran allf mas bien como instalaciones de demostracion (ver la pagina 52, figura 5-2 de dicho Informe Final).

En efecto, en principio sena posible utilizar paja como sustrato de fermentacion en tales instalaciones de fermentacion de sustancia solida. Sin embargo, esto no se realiza actualmente, por que se supone, en general, que la produccion de gas a partir de paja es pequena.

En lugar de paja se utilizan en los procedimientos de fermentacion de sustancia solida conocidos residuos biologicos que predominan convencionalmente como estiercol solido de vacas y cerdos y excrementos secos de aves. Ademas, se emplean principalmente NawaRos poco lignificados, como por ejemplo hierba recien recolectada, ensilados de hierba, plantas enteras cortadas de cereales y plantas enteras cortadas de mafz como heno, patatas y remolachas cortadas.

Puesto que las instalaciones de biogas conocidas actualmente con fermentacion de sustancia solida se encuentran tfpicamente en espacio agncola, por ejemplo de una granja y solamente tienen un rendimiento relativamente pequeno, la necesidad de masa de fermentacion esta cubierta habitualmente por la existencia propia del agricultor y posiblemente de las explotaciones vecinas. Para instalaciones de fermentacion de sustancia solida mayores que las habituales hasta ahora, la adquisicion de sustratos de fermentacion adecuados en cantidad suficiente y en condiciones rentables representa, sin embargo, un problema.

El documento EP 0 286 100 A describe una fermentacion anaerobia, en la que como sustancia de empleo se utilizan residuos brutos extremadamente heterogeneos, que contienen, entre otros, sustancias que contienen celulosa de lignina como papel y carton, pero tambien sustancias no biodegradables como plasticos (laminas, bolsas de plastico, cuchillos, tenedores, etc.), objetos metalicos (cuchillos, tenedores, batenas, motores de limpiaparabrisas, laminas de aluminio, etc.), madera, ceramica y vidrio. Sin embargo, no se considera el empleo del sustrato de fermentacion de paja.

El documento DE4308920 A1 describe un dispositivo para el tratamiento previo mejorado de residuos biologicos, en particular para la hidrolisis mejorada de las fracciones de residuos biologicos biodegradables con objeto de la reduccion amplia del volumen y de la masa de las sustancias organicas. El objeto de aplicacion de los dispositivos para el tratamiento de la basura no es la optimizacion de la produccion de biogas o bien de metano, sino la reduccion del volumen de basura de verter en el basurero. Tampoco aqrn se indica el empleo de la sustancia de fermentacion de paja.

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El documento US2006/0275895 A1 describe una instalacion de biogas que trabaja de acuerdo con el procedimiento de la fermentacion humeda, que esta constituida por una cortadora de paja, un deposito de mezcla conectado delante del reactor de fermentacion, un reactor de fermentacion, un primer separador, un segundo separador y una unidad de hidrolisis conectada a continuacion. Como sustancias de empleo se utilizan todos los sustratos de fermentacion tfpicos como residuos organicos, lodo de clarificacion, mafz, hierba, paja nativa, ensilados de plantas enteras de cereales, ensilados de mafz y abonos de granja (excrementos, orina, abono lfquido, estiercol solido que contiene paja).

El documento WO2004/016797 A1 describe un procedimiento y una instalacion para la produccion de biogas a partir de material organico. Este esta constituido por un molino estandar o bien molino de grano de cereales (dado el caso tambien por un molino sencillo para trituracion de granulos de masas verdes), un deposito de mezcla con un mecanismo de agitacion, un reactor de fermentacion con un mecanismo de agitacion, bombas y una unidad de control. Como sustancia de empleo puede servir cualquier tipo de masa verde asf como residuos de matadero y abono lfquido. Sin describir las diferentes propiedades espedficas de las sustancias de empleo, esta solicitud entiende por masa verde todas las plantas, que utilizan para la produccion de la masa vegetal el proceso natural de la fotosmtesis, como por ejemplo ensilados, paja, cereales, granzas, colza, remolacha azucarera, nabos, mafz, girasoles, col, patatas, molasa, guisantes, habas, lentejas, lino, lupino, pastos como alfalfa, hierba y trebol, cesped, hierbas al borde de las carreteras, heno y hojas de arboles. Ademas, se pueden emplear como co-sustratos abono lfquido y residuos de matadero.

La presente invencion se basa en la idea de una instalacion de biogas, en particular de una central electrica de biomasa y de un procedimiento para la produccion de biogas, que solucionan el problema se adquirir y procesar sustratos de fermentacion adecuados en cantidades suficientes, en particular para instalaciones mayores, que trabajan a escala industrial en condiciones rentables.

Estas ideas se realizan con una instalacion de biogas con las caractensticas de la reivindicacion 1 y con el procedimiento con las caractensticas de la reivindicacion 22. Los desarrollos ventajosos se indican en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la invencion, en la instalacion de biogas estan previstas instalaciones para la disgregacion mecanica y termica y, dado el caso, la disgregacion qrnmica de paja. A traves de la disgregacion de la pasa se puede conseguir, en contra de la opinion habitual, tambien con esta paja un rendimiento de gas considerable. De este modo se puede obtener la produccion de biogas, en particular la produccion de biogas de acuerdo con el procedimiento de fermentacion de sustancia solida para una nueva clase de materias primas renovables, puesto que la paja esta disponible en grandes cantidades y se puede adquirir economicamente. La paja se puede utilizar como complemento de la masa fresca convencional, como por ejemplo ensilados de materia verde cortada, ensilados de plantas enteras de cereales, etc. y de esta manera se asegura la utilizacion incluso de una pluralidad de centrales electricas de biomasa grandes y muy grandes, por ejemplo con 20 o mas fermentadores y con una potencia electrica respectiva de mas de 5.000 kW en condiciones rentables.

Con preferencia, la instalacion para la disgregacion termica de paja comprende una instalacion para el tratamiento de vapor saturado. La instalacion para el tratamiento de vapor saturado comprende con preferencia un deposito de presion y medios, que son adecuados para generar en el deposito de presion un vapor de agua, con una presion, que esta entre 20 y 30 bares y con una temperatura que esta entre 180°C y 250°C. Un tratamiento con vapor saturado tiene lugar a las presiones y temperaturas descritas, y dura tipicamente de 5 a 15 minutos. La funcion del tratamiento con vapor saturado debe describirse en el ejemplo de paja de trigo.

La paja de trigo esta constituida aproximadamente de 40 % de celulosa, 23 % de arabinoxilano (hemicelulosa) y 21 % de lignina, adoptando todos los tres componentes principales una estructura empaquetada compacta. El impedimento esencial para la utilizacion bioqmmica de la celulosa y de la hemicelulosa es la lignina indigestible para microorganismos, que bloque a las bacterias el camino hacia la celulosa y hacia la hemicelulosa. Durante el tratamiento con vapor saturado se ablandas o bien se funden las estructuras de lignina, pero durante el periodo de tiempo de tratamiento relativamente corto no se desprenden de los tallos. Despues del tratamiento con vapor saturado, se endurece de nuevo la lignina. Durante el endurecimiento de la lignina se forman, sin embargo, estructuras de lignina del tipo de gotitas huecas, que dejan espacios intermedios suficiente, a traves de los cuales pueden llegar en primer lugar acidos organicos acuosos y luego bacterias a la celulosa y al arabinoxilano, que disuelven la fermentacion anaerobia de cuatro fases conocida.

En el tratamiento con vapor saturado descrito aqrn, la lignina se modifica presumiblemente en n estructura microscopica, pero no se desprende de los tallos de paja. En particular, la estructura de los tallos de paja se mantiene en este caso como tales. Esto representa una diferencia con respecto a la hidrolisis de presion termica, que se realiza en condiciones en principio similares, pero durante periodos de tiempo mas largos, y en la que tiene lugar una hidrolisis autentica, es decir, una disgregacion de sustancias previamente solidas o bien secas en agua. A traves de una hidrolisis de presion termica se disgrega la estructura de los tales de paja y resulta una suspension del tipo de jarabe.

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En un desarrollo ventajoso, la instalacion para la disgregacion de paja comprende un deposito para el ablandamiento de la misma antes de tratamiento con vapor saturado, por ejemplo en agua. Cuando se somete la paja reblandecida a un tratamiento con vapor saturado, el agua producida se evapora de repente, con lo que se desgarran las estructuras de ligno-celulosa y la celulosa es todavfa mejor accesible para las bacterias.

En una forma de realizacion ventajosa, esta prevista una instalacion para el desmenuzamiento mecanico de la paja, a traves de la cual se puede disgregar la paja mecanicamente antes del tratamiento con vapor saturado, por ejemplo a traves de cortadoras. Esto contribuye mas a la disgregacion de las estructuras de lignina y facilita la fermentacion siguiente e.

De acuerdo con la invencion, adicionalmente a la disgregacion termica, que se realiza con preferencia a traves de tratamiento con vapor saturado, tiene lugar una disgregacion mecanica de la paja a traves de trituracion, con preferencia en un molino de martillos. Esta forma de disgregacion destruye mecanicamente las estructuras de lignina. No obstante, no es conveniente una trituracion sola durante la utilizacion del procedimiento de fermentacion de sustancia solida, por que de lo contrario se formana una pasta del tipo de masa, que adhiere la masa de fermentacion e impide una percolacion.

En el marco de la publicacion, la paja puede estar presente en forma de balas, lo que facilita esencialmente su transporte y manipulacion, como se explica en detalle mas adelante. Puesto que la estructura por ejemplo de tallos de paja se mantiene durante el tratamiento con vapor saturado, las balas de paja mantienen tambien su forma durante el tratamiento con vapor saturado y se pueden transportar despues de este tratamiento de una manera sencilla y eficiente. Una ventaja especial de las balas consiste, ademas, en que estas se pueden apilar en la parte inferior en un fermentador de garaje, con lo que se puede incrementar la altura de llenado del fermentador. En principio, la altura de llenado del fermentador esta limitada por que a partir de una cierta altura del sustrato en el fermentador la presion en su fondo llega a ser tan alta que el sustrato se compacta excesivamente, para dejar filtrar percolado. Las capas de balas de paja, que han sido introducidas en la parte mas baja de un fermentador, son, sin embargo, mucho mas estables a la presion que el sustrato de fermentacion convencional. Incluso a alta presion, la capa de balas de paja es todavfa permeable para percolado, de manera que la altura de llenado habitual en el fermentador se puede rellenar todavfa sobre la capa de balas de paja. Los fermentadores se pueden construir, por lo tanto, mas altos en la medida de la altura de la capa de balas de paja que lo habitual, lo que mantiene constante los costes tecnicos espedficos del fermentador (puerta, tecnica de gas, instalacion de sensores, trampillas y abertura, toberas de percolado, desagues, tubenas, bombas, etc.) y se eleva la eficiencia de la instalacion de biomasa en su conjunto.

Para poder elevar la eficiencia de una fase de ablandamiento y/o de un tratamiento con vapor saturado de balas de paja, pueden estar previstos medios para la perforacion de las balas. En este caso, los medios para la perforacion son adecuados para perforar una baja desde dos lados, de tal manera que los agujeros que aparecen durante la perforacion desde un lado y los agujeros que aparecen durante la perforacion desde el otro lado estan separados por puentes de material. A traves de una perforacion de este tipo de la bala, tanto el reblandecimiento de la bala como tambien un tratamiento siguiente con vapor saturado son mas eficientes.

La instalacion para el tratamiento con vapor saturado puede presentar al menos una lanza, sobre la que se puede lanzar una baja de paja, presentando la lanza un espacio hueco interior, en el que se puede introducir vapor de agua, y comprende una pluralidad de orificios, a traves de los cuales puede salir el vapor de agua desde el espacio hueco. De esta manera, se puede introducir el vapor de agua caliente utilizado en el tratamiento con vapor saturado y que se encuentra a alta presion a traves de la lanza dentro de la bala, con lo que se consigue que la atmosfera de vapor saturado llegue tambien al material en el interior de la bala en una medida excelente. En una version mas simplificada, en la que la atmosfera de vapor saturado ha sido introducida de manera evidente en el deposito de presion, puede aparecer el problema de que el aire presente en la bala es comprimido en una seccion interior de la bala, pero no se mezcla mtimamente con rapidez con el vapor, de manera que el tratamiento con vapor saturado en esta seccion interior de la bala se realiza menos eficazmente.

En el caso de que se utilice paja suelta, esta previsto en el deposito de presion con preferencia un deposito permeable para vapor de agua para el almacenamiento del mismo. Ademas, estan previstos con preferencia medios para el transporte del deposito permeable para vapor de agua dentro y fuera del deposito de presion, por ejemplo carriles o una via de rodillos.

En un desarrollo especialmente ventajoso de la instalacion de acuerdo con la invencion, el deposito de presion tiene un orificio superior, a traves del cual se puede cargar con paja suelta, y un orificio inferior, a traves del cual puede salir la paja suelta desde el deposito permeable para vapor de agua. Como se explica en detalle a continuacion con la ayuda de un ejemplo de realizacion, a traves de una estructura de este tipo se puede realizar un tratamiento con vapor de agua “casi continuo”, en el que la paja suelta se carga por lotes en el deposito, luego se cierre el deposito de presion para el tratamiento con vapor saturado, a continuacion se deja caer el material suelto tratado a traves del orificio inferior desde el deposito y finalmente se deja caer una carga siguiente a traves del orificio superior en el deposito.

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En un desarrollo ventajoso, la instalacion para el tratamiento con vapor de agua puede comprender varios depositos de presion, que estan conectados entre sf por medio de tubenas, De esta manera se puede suministrar una pluralidad de depositos de presion a traves de una unica fuente de vapor, por ejemplo un unico deposito de vapor, lo que eleva esencialmente la eficiencia especialmente en centrales electricas grandes.

En un desarrollo ventajoso, la instalacion para la disgregacion de paja comprende un deposito para el ablandamiento de la misma en una solucion de ^a y agua, una solucion de acido y agua, percolado o abono lfquido. Este ablandamiento se puede realizar especialmente despues del tratamiento con vapor saturado. A traves de este ablandamiento se inicia una hidrolisis previa (debilmente aerobia), que tiene lugar antes de la introduccion en el fermentador. A tal fin, se calienta la paja reblandecida despues del ablandamiento y antes de la introduccion en el fermentador con preferencia todavfa a 30 a 50°C. Este calentamiento se puede combinar con el transporte de la paja desde la instalacion para la disgregacion hacia el fermentador, como se explica en detalle a continuacion, A traves de esta hidrolisis previa se acelera la fermentacion bacteriana anaerobia siguiente en el fermentador.

Se observa que la estructura de la instalacion de biomasa y el procedimiento para la produccion de biogas con los procedimientos de disgregacion descritos aqu no requiere la adicion de levaduras, hongos o enzimas adicionales. En realidad, el material que contiene lignina se transfiere solo a la auto-hidrolisis y a la hidrolisis bacteriana. La utilizacion de bacterias en lugar de levaduras hongos o enzimas es esencialmente mas rentable, puesto que los procesos qmmicos y bioqmmicos se desarrollan mas rapidamente en la hidrolisis bacteriana que en la enzimatica. Ademas, frente al empleo de enzimas y/o acidos se ahorran costes considerables para su creacion y manipulacion.

Un desarrollo importante de la invencion consiste en la manera en que la etapa adicional del procedimiento de la disgregacion de la paja es integrada en la zona de la instalacion de biogas. La instalacion para la disgregacion de la paja merece la pena economicamente sobre todo cuando el rendimiento de la instalacion o bien de la central electrica de biomasa es alto. Las centrales electricas de biomasa conocidas actualmente para la fermentacion de sustancia solida son, sin embargo, en oposicion a ello la mayona de las veces muy pequenas y estan limitadas al espacio agncola. Disponen de dos a seis fermentadores mas pequenos y alcanzan una potencia electrica efectiva de solo 100 a 700 kW. Esto se debe, por una parte, a que se considera, en general, que la fermentacion en seco no esta todavfa madura para el mercado, pero, por otra parte, tambien a la bonificacion minima escalonada de la EEG para corriente alimentada desde instalaciones-NawaRo que, en el caso de que se exceda un lfmite de 500 kW, se reduce hasta el 15 %. Ademas, en contra de un diseno mayor de instalaciones de biomasa con fermentacion en seco esta que el abastecimiento necesario de sustrato de fermentacion debe estar asegurado previamente durante anos de acuerdo con los requerimientos de las financieras, y que los operadores, en los que se trata tfpicamente de granjeros, quieren confiar en los NawaRos que pueden ser generados por ellos mismos.

A traves de la instalacion de biogas de acuerdo con la invencion y el procedimiento de acuerdo con la invencion, que permiten la utilizacion de paja, se puede asegurar el suministro de sustrato de fermentacion, sin embargo, tambien para instalaciones mayores, puesto que, por ejemplo, en la recoleccion de los cereales se producen cantidades mucho mayores que las que se necesitan actualmente y puesto que con tecnica (grande) correspondiente se puede transportar de manera relativamente economica sobre trayectos mayores. Por otra parte, los costes de inversion y de funcionamiento para la instalacion para la disgregacion de la paja merece la pena tanto mas cuanto mayor es el rendimiento de la instalacion de biogas. Una relacion inherente entre la posibilidad de disgregacion de la paja y el tamano de la instalacion de biogas consiste en que la instalacion para la disgregacion de la masa contribuye esencialmente a asegurar el suministro de sustrato de fermentacion tambien a instalaciones mayores de biogas y, por otra parte, el tamano de la instalacion de biogas y la utilizacion del tipo de sustrato economico de paja hacen rentable la inversion para la instalacion para la disgregacion en particular y para la central electrica de biomasa grande, en general.

En el caso de un tamano no conocido hasta ahora de instalaciones de biogas, por ejemplo, con 15 a 30 fermentadores de garaje grandes, el funcionamiento de la instalacion de biogas y en particular el transporte del sustrato de fermentacion y de los restos de fermentacion se configurar eficientemente. Otro cometido consiste en integrar la disgregacion de la paja descrita anteriormente en el ciclo de funcionamiento de la instalacion de biogas.

En un desarrollo ventajoso, las instalaciones para la disgregacion de la paja estan alojadas en una zona de suministro y de carga de la instalacion de biogas. La zona de suministro y de carga comprende con preferencia tecnica de transporte estacionaria, que es adecuada para transportar masa fresca desde la zona de suministro y de carga hacia una antesala del fermentador, desde la que son accesibles una pluralidad de fermentadores del tipo de garaje. Mientras que en instalaciones de biomasa convencionales la masa fresca y los restos de fermentacion son transportados con un cargador de ruedas, de acuerdo con un desarrollo esta prevista tecnica de transporte estacionaria, a traves de la cual se transportan tambien grandes cantidades de masa fresca de manera eficiente hacia la antesala del fermentador, desde donde son introducidas en los fermentadores. Tambien una tecnica de transporte estacionaria de este tipo permite integrar toda la instalacion de biomasa, con lo que se evita una caga de ruido del medio ambiente, y se posibilita accionar la instalacion de biogas tambien en la proximidad de regiones residenciales.

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Cuando la instalacion de biogas esta totalmente integrada, la zona de suministro y de carga representa en cierto modo una interfaz entre la zona interior integrada de la instalacion y la zona exterior y, por lo tanto, esta dispuesta en una seccion exterior de la instalacion. En cambio, la antesala del fermentador esta dispuesta, por razones logfsticas, en el centro de la instalacion. A traves de la tecnica de transporte estacionaria, la masa fresca o bien el sustrato de fermentacion se puede llevar desde la zona de suministro o de carga hacia la antesala del fermentador, sin que sean necesarios entonces vetnculos de transporte, que generanan gases de escape dentro de la zona del alojamiento y elevanan, ademas, los costes de funcionamiento. Con preferencia, en la zona de suministro y de carga predomina una presion negativa ligera, de manera que tambien durante el suministro de masa fresca y durante la carga de restos de fermentacion solamente sale poco aire hacia el exterior y, por lo tanto, la contaminacion de olores es minima.

Con preferencia, en la zona de suministro y de carga se encuentra al menos un silo de suministro integrado para masa fresca. Ademas, con preferencia estan previstos primeros medios de transporte, que son adecuados para transportar masa fresca desde al menos un silo de suministro de masa fresca hacia un silo de masa fresca. Estos primeros medios de transporte pueden comprender, por ejemplo, tornillos sin fin de transporte, elevadores y cintas transportadoras, sobre las que se transporta la masa fresca desde diferentes silos de suministro hacia el silo de masa fresca. Esto tiene la ventaja de que la masa fresca se mezcla a fondo ya por que se aplica desde diferentes silos de suministro sobre uno y el mismo monton, de manera que no es necesaria una mezcla a fondo posterior de la masa fresca o bien no deben realizarse ya de forma tan intensiva. En esta masa fresca descrita no se trata de la paja a disgregar, sino de masa fresca adicional, como se utilizan en instalaciones de biogas conocidas hasta ahora con fermentacion de sustancia solida.

Ademas, la zona de suministro y de carga comprende con preferencia segundos medios de transporte, en particular una placa de empuje, que es adecuada para transportar la masa fresca a traves del silo de masa fresca en direccion a la antesala del fermentador. El silo de masa fresca tiene en este caso una doble funcion: por una parte, sirve como via de transporte desde la zona de suministro hacia la antesala del fermentador, por otra parte, sirve como acumulador intermedio para masa fresca. En este caso es importante que la masa fresca, que ha sido introducida primero en el silo de masa fresca, lo abandone tambien la primera. Esto significa que la masa fresca, que se suministra sobre la antesala del fermentador, tiene siempre aproximadamente la misma antiguedad y, por lo tanto, se puede pre-hidrolizar con la misma intensidad. De esta manera resulta una constancia de la sustancia, que es ventajosa para la gasificacion siguiente.

Ademas, la zona de suministro y de carga comprende en un desarrollo ventajoso un puesto de descarga para paja, y en particular para paja en forma de balas. En el lugar de descarga esta prevista con preferencia una grua, que es adecuada para agarrar y transportar las balas de material.

En una zona de suministro y de carga estan previstas, por lo demas, como se ha mencionado anteriormente, las instalaciones para la disgregacion de paja, que son de uno de los tipos descritos al principio.

Con preferencia, en este caso estan previstos terceros medios de transporte, en particular transportadores de rodillos o transportadores de empuje, que son adecuados para transportar balas individuales o paquetes de bajas a lo largo de un canal de balas hacia la antesala del fermentador.

En el marco de la publicacion, por lo tanto, se distingue entre el material fresco suelto y al material en forma de balas. Tambien el material en forma de balas es transportado a traves de los terceros medios de transporte y el canal de balas de una manera muy eficiente desde la periferia hacia la antesala del fermentador, lo que posibilita un rendimiento alto con costes de funcionamiento muy reducidos. Con preferencia, en la antesala del fermentador cerca del extremo del canal de balas esta dispuesto un inversor, que es adecuado para extraer paquete de balas desde el canal de balas y transferirlo a un cargador de ruedas o carretilla de horquilla elevadora como paquete. Como se explica en detalle mas adelante con la ayuda de un ejemplo de realizacion, es ventajoso introducir en cada fermentador en la parte mas baja una capa de material en forma de balas. Esto se puede realizar de nuevo de una manera eficiente y rapida cuando se transfieren ya paquetes adecuados de balas, por ejemplo paquetes de ocho balas, al cargador de ruedas o carretilla de horquilla elevadora, que se pueden descargar entonces, como estan, en el fermentador.

Con preferencia, el silo de suministro, el silo de masa fresca y/o el canal de balas se pueden calentar, y de manera mas ventajosa por medio de calor de perdida, que es generado por uno o varios motores de gas. A traves del calentamiento previo de la masa fresca se compensan las perdidas de temperatura, que se producen durante la renovacion de masas de fermentacion en el material antiguo. De esta manera se acelera la restauracion de la formacion de biogas despues de la renovacion de masas de fermentacion. Ademas, de esta manera es posible la pre-hidrolisis aerobia debil descrita anteriormente, que acorta el tiempo hasta la fermentacion completa de la masa de fermentacion y eleva la potencia de las instalaciones (la produccion de sustrato) y con ello la rentabilidad.

En un desarrollo ventajoso esta previsto un silo de restos de fermentacion, que es accesible desde la antesala del fermentador para la introduccion de restos de fermentacion. El silo de restos de fermentacion contiene con preferencia medios de transporte estacionarios, que son adecuados para transportar restos de fermentacion a traves

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del silo de restos de fermentacion. En un desarrollo ventajoso, estos medios de transporte estacionarios se forman por tornillos sin fin de transporte, que estan dispuestos en los extremos del silo de restos de fermentacion. El silo de restos de fermentacion esta dimensionado con preferencia de tal forma que contiene la introduccion previsible de restos de fermentacion de al menos dos dfas.

El silo de restos de fermentacion de acuerdo con el desarrollo mencionado de la invencion tiene una triple funcion. En primer lugar, sirve como acumulador intermedio para restos de fermentacion, y en segundo lugar acondiciona el dispositivo de transporte para restos de fermentacion desde la antesala central del fermentador hacia la periferia. A traves del tamano suficiente del silo de restos de fermentacion se consigue que los restos de fermentacion puedan ser almacenados temporalmente al menos durante dos dfas, de manera que no tienen que ser retirados durante los fines de semana, en los que el trafico de camiones es limitado. Por ultimo, en el silo de restos de fermentacion tiene lugar como tercera funcion una post-fermentacion y, por lo tanto, esta conectado en el sistema de biogas. De esta manera, desde los restos de biogas se obtiene mas biogas, que se perdena en una construccion mas sencilla.

En el extremo de entrada del silo de restos de fermentacion esta dispuesta con preferencia una cubeta de material a granel para restos de fermentacion. Los restos de fermentacion pueden ser amontonados de esta manera directamente desde la antesala del fermentador en la cubeta de material a granel; a continuacion se transportan automaticamente hacia la periferia.

Con preferencia, en el extremo de salida del silo de restos de fermentacion esta prevista una instalacion para la deshidrogenacion de los restos de fermentacion. En los restos de fermentacion se encuentra percolado rico en nutrientes y en bacterias, que se puede introducir a traves de un conducto anular en los tanques de circulacion de percolado descritos mas adelante, cuando es necesario. En el caso de que se necesite tal percolado, se exprime en la instalacion para la deshidratacion desde los restos de fermentacion y se alimenta a traves del conducto anular hacia los tanques de circulacion de percolado. En otro caso, la instalacion de deshidratacion se puede eludir, y se pueden transportar hacia fuera los restos de fermentacion humedos, tal como estan.

Adicional o alternativamente, puede estar prevista una instalacion de secado para el secado de restos de fermentacion, que utiliza con preferencia calor de perdida de un motor Otto de gas para el secado de los restos de fermentacion. Ademas, con preferencia esta prevista una instalacion de gasificacion, que es adecuada para generar a partir de restos de fermentacion secos de acuerdo con el procedimiento de fermentacion de madera, en particular sobre la base de gasificacion a baja temperatura o pirolisis, gas de madera o bien gas debil. Este gas debil se puede anadir entonces al biogas generado a traves de fermentacion. A traves de la gasificacion conectada a continuacion de los restos de fermentacion se pueden generar todavfa de nuevo aproximadamente un 20 % de la produccion de biogas como gas de madera / gas debil, con lo que se eleva esencialmente la eficiencia de la materia prima para la generacion de gas. En particular, existe una relacion tecnica entre la utilizacion de paja con disgregacion previa y la gasificacion de madera conectada a continuacion. Por una parte, la gasificacion de los restos de fermentacion posibilita elevar el rendimiento de gas, cuando este aparecena en menor cantidad a traves de una disgregacion incompleta de la paja que lo que sena posible biologicamente. Ademas, precisamente las sustancias que contienen lignina, como el nombre ya indica, son adecuadas para la gasificacion de madera. A este respecto, la utilizacion de paja como sustrato de fermentacion y la gasificacion de madera posterior de restos de fermentacion se complementan de manera ideal.

Aunque los desarrollos anteriores de la invencion se refieren a instalaciones para la gasificacion de sustancia solida, la invencion no esta limitada a ellos.

De acuerdo con la invencion, la paja es disgregada adicionalmente a la disgregacion termica mecanicamente a traves de trituracion, con lo que se desgarran de la misma manera las estructuras de lignina. Cuando se ha introducido, por ejemplo, paja triturada en una instalacion de fermentacion humeda, de acuerdo con las investigaciones del inventor, en contra de la opinion difundida en el mundo tecnico, resultana de ello un rendimiento de gas adicional considerable. A traves de la trituracion se destruyen, en efecto, de la misma manera las estructuras superficiales de lignina. La celulosa y el arabinoxilano se pueden disolver entonces a traves de acidos organicos acuosos contenidos en la masa de fermentacion, que estan contenidos tambien en el abono lfquido presente tipicamente en instalaciones de fermentacion humeda y en una medida todavfa mayor en instalaciones humedas NawaRo puras, que trabajan sin abono lfquido. De esta manera, se hace accesible la biomasa considerada hasta ahora como inadecuada para las bacterias anaerobias generadoras de metano.

En una forma de realizacion preferida de la invencion puede tener lugar tambien una disgregacion qmmica de la paja en instalaciones de biomasa para la fermentacion de sustancia solida. En este caso, se mezcla la paja ya dfas antes de la introduccion en los fermentadores con otro material fresco, con preferencia con estiercol solido. La urea presenta en el estiercol solido puede disolver entonces de nuevo la lignina y puede hacer accesible la celulosa y el arabinoxilano para la hidrolisis. En este caso es importante que LHNawaRo preparado adicionalmente o por separado sea disgregado qmmicamente a traves de la urea contenida en el estiercol solido. La mezcla de la paja suelta con el estiercol solido tendna lugar en este caso tipicamente con un intervalo de tiempo mayor antes de la introduccion en el fermentador, con preferencia algunos dfas. En una configuracion muy sencilla de la invencion se pueden formar capas de estiercol solido y capas de paja sin avance temporal alternando en el fermentador,

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pudiendo intercalarse, dado el caso, tambien capas de otros NawaRos no lignificados fuertemente. De esta manera se puede introducir la urea de la capa de estiercol solido dispuesta encima con el percolado en la capa con la paja y se pueden disolver al menos parcialmente las estructuras superficiales de lignina. Tambien es posible mezclar paja suelta con los restos de fermentacion y, dado el caso, otros NawaRos. En este caso, el percolado acido se ocupa de que las estructuras superficiales de lignina se disuelvan al menos parcialmente y el material suministre biogas, aunque no con el rendimiento que se puede conseguir a traves de los otros procedimientos descritos anteriormente para la disgregacion, en particular para el tratamiento con vapor saturado.

Con preferencia, el material de vacunacion que entra junto con la masa fresca de nuevo en el fermentador, es batanado y exprimido antes de la mezcla por medio de una prensa mecanica, como por ejemplo una prensa de tornillo sin fin, con lo que el material es disgregado mecanicamente al menos parcialmente y, ademas, las sustancias nutritivas incluidas todavfa dado el caso pueden hacerse accesibles para la fermentacion bacteriana anaerobia. La prensa de tornillo sin fin puede estar configurada en este caso movil, por ejemplo puede estar dispuesta sobre un remolque de plataforma baja, de manera que se puede conducir sobre la antesala del fermentador hacia el fermentador respectivo.

En una forma de realizacion ventajosa para la disgregacion termica, esta prevista una instalacion para la hidrolisis de presion termica, con la que se puede someter el material tanto antes como tambien despues del paso a traves de la instalacion de fermentacion de sustancia solida, pero antes del suministro de los restos de fermentacion a una hidrolisis de presion termica. La hidrolisis de presion termica tiene lugar en condiciones similares al tratamiento con vapor saturado descrito al principio, pero durante un periodo de tiempo mas largo de por ejemplo 60 a 120 minutos. En la hidrolisis de presion termica se disuelve totalmente la lignina, de manera que se forma una suspension del tipo de jarabe. Ademas, tiene lugar una hidrolisis autentica, es decir, una disociacion de polfmeros en monomeros a traves de actuacion ffsica de agua y calor. La suspension del tipo de jarabe se puede (de)volver entonces al proceso de fermentacion o se puede vender a empresas, que producen a partir de este material combustibles de la segunda generacion. En este caso, se aprovecha tambien la porcion de lignina asf como otras sustancias organicas no recuperadas. Esto no es posible en una fermentacion bacteriana anaerobia.

Para la mejor comprension de la presente invencion, se hace referencia a continuacion al ejemplo de realizacion preferido representado en los dibujos, que se describe con la ayuda de termologfas espedfica. No obstante, hay que indicar que el alcance de la proteccion de la invencion no esta limitada con ello, puesto que tales modificaciones y otras modificaciones en la instalacion de biogas mostrada y en el procedimiento mostrado asf como otras aplicaciones de la invencion, como se muestran aqrn se consideran como conocimiento tecnico habitual actual o futuro de un tecnico competente. En efecto, las figuras muestran ejemplos de realizacion de la invencion:

La figura 1 muestra una vista en alzado de una central electrica de biomasa de acuerdo con un desarrollo de la invencion, considerada desde el Oeste.

La figura 2 muestra una vista en alzado de la central electrica de biomasa de la figura 1, considerada desde el Norte.

La figura 3 muestra una vista en alzado de la central electrica de biomasa de la figura 1, considerada desde el Sur.

La figura 4 muestra una vista en alzado de la central electrica de biomasa de la figura 1, considerada desde el Oeste.

La figura 5 muestra una vista de la seccion transversal de la central electrica de biomasa de la figura 1 en vista desde el Oeste.

La figura 6 muestra una vista en planta de la planta baja de la central electrica de biomasa de la figura 1.

La figura 7 muestra un fragmento ampliado desde la vista en planta de la figura 6, que muestra una instalacion de

generacion de corriente y de generacion de calor.

La figura 8 muestra un fragmento ampliado desde la representacion de la vista en planta de la figura 6, que muestra una zona de suministro y de carga.

La figura 9 muestra una vista en planta de la planta alta de la central electrica de biomasa de la figura 1.

La figura 10 muestra una representacion esquematica de dos vistas de una bala de paja perforada.

La figura 11 muestra una vista esquematica de la seccion transversal de una instalacion para el tratamiento con vapor saturado.

La figura 12 muestra una vista esquematica de la seccion transversal de otra instalacion para el tratamiento con vapor saturado, que esta destinada para material suelto que contiene lignina.

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La figura 13 muestra una vista esquematica de la seccion transversal de una instalacion para el tratamiento con vapor saturado, que esta destinada para el tratamiento con vapor saturado de material en forma de balas.

La figura 14 muestra una vista esquematica de la seccion transversal de una para el tratamiento con vapor saturado, que comprende una pluralidad de depositos de presion.

A continuacion se describe en detalle una central electrica de biomasa (BMKW) 10 como ejemplo de realizacion de una instalacion de biogas de acuerdo con un desarrollo de la invencion. En este caso, las figuras 1 a 4 muestran cuatro vistas exteriores de la BMKW 10 y la figura 5 muestra una seccion transversal de la misma. En la figura 6 se muestra la vista en planta de la planta baja de la BMKW 10. La figura 7 muestra una zona parcial ampliada de la vista en planta de la figura 10, en la que se muestra una instalacion de generacion de corriente y de calor de la BMKW. La figura 8 muestra otro fragmento parcial de la vista en planta de la figura 6, en la que se representa ampliada la zona de suministro y de carga. La figura 9 muestra una vista en planta de la planta superior de la BMKW 10.

Con referencia a la vista en planta de la figura 6, la BMKW 10 se divide en una seccion de base 12 y una seccion de ampliacion 14. La seccion de base 12 comprende 18 fermentadores del tipo de garaje, que estan dispuestos en dos series, en la representacion de la figura 5 en una serie Norte y en una serie Sur. Entre las dos series de fermentadores 16 se encuentra una antesala de fermentador 18, hacia la que se abren las puertas 20 de los fermentadores 16. Se observa que para una vision de conjunto no todos los fermentadores 16 y puertas de fermentadores 20 estan provistos con numeros de referencia en las figuras.

Ademas, la seccion basica 12 comprende una instalacion de generacion de corriente y de calor 22, que se representa ampliada en la figura 7 y se describe a continuacion en detalle. Ademas, la seccion basica 12 comprende una zona de suministro y de carga 24, que se representa ampliada en la figura 8 y se describe de la misma manera en detalle a continuacion.

Como se puede deducir a partir de las figuras 1 a 6, toda la seccion basica 12 esta cercada por una estructura de nave, a la que pertenecen especialmente una seccion de la nave de antesala de fermentador (FVP) 26 y una seccion de la nave de la zona de carga 28, como se puede reconocer especialmente bien en las figuras 1, 4 y 5. Toda la construccion de la nave o cercado de la seccion de base 12 esta ventilada a traves de una instalacion de ventilacion central grande, de manera que en el interior de la construccion de la nave predomina siempre una presion negativa ligera frente a la presion atmosferica.

La seccion de ampliacion 14 esta constituida esencialmente por 11 fermentadores 16' adicionales y por una prolongacion de la seccion de la nave FVP 26. La seccion de ampliacion 14 sirve para prever en caso necesario hasta 11 fermentadores 16' adicionales. Esto significa que la BMKW 10 ha sido construida y ha sido puesta en servicio sin la seccion de ampliacion 14. En el funcionamiento se considera si los 18 fermentadores 16 existentes de la seccion de base 12 son suficientes para generar biogas, para suministrar con gas a plena carga los cuatro motores de gas (no mostrados), que estan destinados para la BMKW 10. Si este no es el caso, se puede completar el numero correspondiente de fermentadores 16' en la seccion de ampliacion 14, que pueden ser tambien menos que los mostrados en la figura 6. Con otras palabras, la BMKW 10 tiene una estructura modular, que es ventajosa para la consecucion de una configuracion final optima, por que la produccion exacta de biogas depende de una pluralidad de factores, entre ellos la naturaleza de la masa fresca existente, y no se puede predecir teoricamente con exactitud.

La serie Norte y la serie Sur de los fermentadores estan conectadas por medio de un puente tecnico 30, que se puede ver especialmente en las figuras 5, 6 y 9. El puente tecnico 30 cubre la FVP 18 en una altura que permite que cargadores de ruedas, dos de los cuales se muestran de forma ejemplar en la figura 5, puedan circular debajo del mismo incluso con pala de carga totalmente extendida, sin que puedan tocar y danar el puente tecnico.

Con referencia a la figura 9, la planta superior de la BMKW 10 comprende tres acumuladores de gas de lamina 32 en la seccion de base 12 y otros dos acumuladores de gas de laminas 32' en la seccion de ampliacion 14. Los acumuladores de gas de laminas 32 se pueden reconocer bien en las vistas de la seccion transversal de las figuras 5 y 15. Reciben el biogas de la manera que se describe a continuacion en detalle, que es generado en los fermentadores 16 y 16', respectivamente.

Ademas, la planta superior comprende cinco tanques de circulacion de percolado (PUT) 34 en la seccion de base 12 y cuatro PUTs 34' en la seccion de ampliacion 14, que se pueden ver bien de la misma manera en las vistas de la seccion transversal de la figura 5. Un PUT 34 esta dispuesto, respectivamente, por encima de tres fermentadores 16 y recibe de ellos percolado, que se acumula en el fondo de los fermentadores y es bombeado al PUT 34. Con el concepto “percolado” se designa el componente lfquido similar a abono lfquido de la sustancia de fermentacion.

Ademas, en la planta superior se encuentra un espacio de refrigeracion de los gases de escape 31, un espacio tecnico Sur 36 y un espacio tecnico Norte 38, que estan conectados entre sf por medio del puente tecnico 30. En la seccion de la nave FVP 26 y en la seccion de la nave de la zona de suministro y de carga 28 estan dispuestas, ademas, unas bandas de luz 40.

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Despues de que se ha dado una vision de conjunto general sobre los componentes de la BMKW 10, a continuacion se describen en detalle las secciones individuales y los componentes asf como su modo de funcionamiento.

1. Antesala del fermentador

La antesala del fermentador (PVP) 18 esta dispuesta en el centro de la BMKW 10. Sirve como via de transporte para la masa fresca hacia los fermentadores 16, 16' respectivos o bien de sustancia de restos de fermentacion desde los fermentadores 16, 16'. Ademas, sirve como superficie de mezcla inicial, sobre la que se extiende el contenido de un fermentador, desde el que se extrae aproximadamente una quinta parte a una cuata parte como resto de fermentacion y se completa para la compensacion de esta extraccion y de la perdida de masa que se produce durante la gasificacion aproximadamente con un terco de masa fresca y se mezcla con la masa de fermentacion antigua. Este trabajo se puede realizar en la FVP 18 por un cargador de ruedas grande, como se representa de forma esquematica en la figura 5. En el centro de la FVP 18 se encuentra un canal de salida provisto con una parrilla de rejilla, en el que fluyen jugos de filtracion y percolado liberado. A la altura del puente tecnico 30, el canal de salida tiene una caja colectora (no mostrada) desde la que se transportan los lfquidos producidos a traves de un conducto anular de percolado (no mostrado) hacia uno de los PUTs 34.

2. Zona de suministro y de carga

La zona de suministro y de carga 24 se representa ampliada en la vista en planta en la figura 8. En el ejemplo de realizacion mostrado, en lo que se refiere al suministro, hay que distinguir entre masa fresca suelta y masa fresca estructurada o bien mesa fresca en balas. Para la masa fresca suelta estan previstos, en la forma de realizacion mostrada, cuatro silos de suministro 42, que estan cercados por las secciones de naves de la zona de suministro y de carga 28. Un camion LKW puede maniobrar en la parte trasera en los silos de suministro cercados y puede verter o apartar la carga de masa fresca allf en el bunker de suministro. Puesto que en toda la zona de suministro y de carga 24 predomina una presion negativa ligera, apenas salen olores molestos desde el cercado hacia fuera. Cada bunker de suministro 42 tiene un fondo que termina conicamente hacia abajo, en cuyo lado mas profundo estan previstos uno o varios tornillos sin fin dobles de transporte (no mostrados), que transportan la masa fresca horizontalmente hacia un elevador de cangilones (no mostrado), que transporta la masa fresca sobre una cinta transportadora 44 o directamente sobre una cinta transportadora colocada mas baja.

Desde la cinta transportadora 44 se deja caer la masa fresca en un bunker de masa fresca 46. Puesto que la masa fresca es transportada desde cuatro o mas bunkeres diferentes sobre la misma cinta transportadora 44 y se arroja sobre el mismo monton en el bunker de masa fresca 46, se mezcla a fondo automaticamente la masa fresca.

El bunker de masa fresca 46 es una camara alargada, que conecta la zona de suministro y de carga 24 con la antesala del fermentador 18, como se puede ver especialmente en la figura 6. El bunker de masa fresca 46 tiene una calefaccion de suelo, con la que se calienta la masa fresca ya a una temperatura de 42°C, para que la masa fresca dentro de un fermentador 16, 16', que es completada a traves de la masa fresca, no sea enfriada por esta, de manera que el proceso de fermentacion se inicia rapidamente de nuevo despues del cierre el fermentador 16 y puede tener lugar, dado el caso, tambien ya una pre-hidrolisis aerobia ligera, que acorta el tiempo de fermentacion y eleva la potencia de la instalacion (produccion de sustrato de fermentacion) asf como la rentabilidad de la instalacion.

El bunker de masa fresca 46 tiene una doble funcion. Por una parte, sirve como acumulador intermedio o acumulador tampon para masa fresca suelta. Por otra parte, sirve como via de transporte entre la zona de suministro y de carga 24, es decir, la periferia de la BMKW 10, y la antesala del fermentador 18 colocada en el centro. Para el transporte, en el bunker de masa fresca 46 esta dispuesta una placa de empuje o bien una corredera (no mostrada) que desplaza masa fresca suelta amontonada en cada caso nueva desde arriba en direccion a la antesala del fermentador 18. Entonces la corredera retrocede para hacer sitio para la masa fresca. A traves de este mecanismo de corredera se consigue que la masa fresca sea desplazada hacia fuera de la antesala del fermentador aproximadamente en la misma secuencia, en la que fue introducida en la entrada en el bunker de masa fresca 46, tambien sobre el lado de la antesala del fermentador 18. Esto significa que la masa fresca, que llega a la antesala del fermentador 18, tiene siempre aproximadamente la misma antiguedad y, por lo tanto, es de naturaleza constante, lo que es ventajoso para la gasificacion siguiente.

Ademas, la zona de suministro y de carga 24 comprende una seccion para el suministro y transporte de material estructurado y de material en balas, respectivamente, en particular de paja. Esta seccion para el suministro y transporte de material en balas comprende un espacio de preparacion 48, un espacio de suministro de las balas 50, una zona de disgregacion 52 y un almacen intermedio 54. A continuacion se describe esta zona de suministro y de carga 24 con referencia a paja como material estructural en forma de balas muy lignificado, pero se entiende que esta seccion se puede utilizar tambien para el suministro, procesamiento y transporte siguiente de otro material estructural en forma de balas.

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Una grua (no mostrada) esta alojada en un carril de rodadura, de manera que puede agarrar y depositar balas de paja en cada uno de los espacios 48 a 54. Las balas de paja son suministradas al espacio de suministro de paja 50 y son transportadas por la grua (no mostrada) al almacen intermedio 54. Antes de que la paja sea transportada a la antesala del fermentador 18, se pre-trata, a saber, se disgrega en la zona de disgregacion 52. La disgregacion de la paja es necesaria, puesto que la paja esta fuertemente lignificada y las bacterias en el fermentador 16, en virtud de la celulosa incrustada en lignina, solamente llegan muy mal a las sustancias nutritivas encerradas por la lignina. En la zona de disgregacion 52 se puede disgregar la paja, de acuerdo con la forma de realizacion de la BMKW 10, de diferentes maneras. Por ejemplo, la paja se puede disgregar qmmicamente, siendo ablandada en un deposito, que contiene agua, una solucion de agua y lejfa o una solucion de agua y acido. A traves del ablandamiento se disuelve parcialmente la lignina, que ha incluido en gran medida la celulosa. Despues de la extraccion fuera del deposito, la celulosa no se oculta ya detras de una cresta de lignina, sino que es accesible para la hidrolisis y para las bacterias. De esta manera, la paja, que se utiliza en instalaciones convencionales de fermentacion en humedo y en seco hasta ahora solamente como material estructural, se convierte en un sustrato de fermentacion de alto valor, que contribuye esencialmente al desarrollo de biogas.

En una forma de realizacion alternativa, la paja en la zona de disgregacion 52 se puede disgregar, sin embargo, tambien de otra manera, por ejemplo mecanicamente utilizando un molino de martillos y exponiendola a una presion termica, es decir, a alta presion de, por ejemplo 20 a 30 bares durante cinco a diez minutos a 180°C a 250°C. En este caso, la lignina se ablanda. Despues del enfriamiento de la paja se endurece, en efecto, de nuevo la lignina, pero en forma de bolitas muy pequenas con espacios intermedios entre ella, que liberan el camino para los acidos organicos auto-hidroltticos y para las bacterias anaerobias hacia las sustancias nutritivas de la paja. Otro ejemplo de realizacion es una ampliacion del tratamiento con presion termica, en el que se reduce de repente la presion en el deposito correspondiente, con lo que se evapora el agua en las estructuras de paja y se dilata muy rapidamente. En este caso, se desgarran las estructuras de lignina y liberan las sustancias nutritivas para las bacterias anaerobias. Los otros detalles de la disgregacion de la paja se indican en la seccion siguiente.

En el espacio de preparacion 48 esta previsto un transportador de rodillos 56, sobre el que se colocas balas de paja individuales y/o paquetes de balas de paja por medio de la grua (no mostrada), y que transporta las balas de paja a traves de un canal de paja 58, que esta dispuesto paralelamente al bunker de masa fresca 46, hacia la antesala del fermentador 18 (ver la figura 6).

Como se puede deducir a partir de la descripcion anterior, tanto la masa fresca suelta como tambien la masa fresca en forma de balas son transportadas a traves de tecnica de transporte estacionaria desde la zona de suministro y de carga 24 hacia la antesala del fermentador 18. En particular, en este caso el bunker de masa fresca 46 y el canal de paja 58 acondicionan la comunicacion entre la antesala del fermentador central 18 y la zona de suministro y de carga periferica 24, y este transporte se realiza totalmente en la BMKW 10 cercada. El transporte con la tecnica de transporte estacionaria es adecuado para altos rendimientos y es especialmente mas rapido, economizador de espacio y economico que un suministro con cargadores de ruedas. Como se puede deducir a partir de la figura 6, el canal de paja 58 y el bunker de masa fresca 46 terminan en un puesto central de la antesala del fermentador 18, de manera que los trayectos entre el extremo del lado de la antesala del fermentador del bunker de masa fresca 46 o bien el canal de paja 58 y el fermentador 16 a suministrar son, en general, cortos.

Como se ha mencionado anteriormente, la disgregacion de la paja en la zona de disgregacion 52 posibilita utilizar paja a pesar de su alto contenido de lignina como sustrato de fermentacion. Esto es extraordinariamente ventajoso por que la paja aparece de todos modos en la produccion de cereales y no existe una utilizacion suficiente de la misma. Puesto que la BMKW 10 esta concebida para materias primas renovables, se ofrece cultivar materias primas adecuadas en el entorno de la BMKW 10 especialmente para la utilizacion en la BMKW 10, que no estan destinadas, en general, para la alimentacion. Sin embargo, esto representa un cierto conflicto de objetivos, por que siempre una porcion determinada de las superficies disponibles limitadas esta reservada para la produccion de alimentacion. La utilizacion de paja como sustrato de fermentacion representa una solucion muy atractiva, puesto que la paja, que se produce en la produccion de cereales, permite la produccion simultanea de productos alimenticios y biomasa apta para la central electrica.

Pero la paja tiene todavfa otra ventaja. En general, la altura de llenado en fermentadores esta limitada por la presion, que resulta en el fondo del fermentador. Esta presion debe ser siempre tan baja que el sustrato de fermentacion sea permeable todavfa para percolado. En cambio, si se introduce, de acuerdo con un desarrollo de la invencion, una caja de balas de paja en la posicion mas baja de cada fermentador 16, se puede cargar sobre esta capa todavfa toda la altura de llenado habitual de sustancia de fermentacion, puesto que la capa de balas de paja es todavfa permeable para percolado tambien a la presion que se produce entonces. Esta capa de paja mas baja representa, por lo tanto, una cantidad adicional de sustrato de fermentacion, que se puede utilizar en un fermentador, de manera que se eleva considerablemente la potencia de la instalacion (potencia espacial medida en sustrato nuevo por fermentador y dfa).

En un desarrollo ventajoso de la invencion, las balas de paja son depositadas en paquetes de ocho balas de paja sobre el transportador de rodillos 56, que son dos balas de anchura y cuatro balas de altura. Estos paquetes son transportados como un conjunto a traves del canal de paja 58 y son elevados en su extremo en la antesala del

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fermentador 18 por un inversor (no mostrado) y son transferidos a un cargador de ruedas o carretilla de horquilla elevadora, que recibe los paquetes de la misma manera en conjunto o en 2 partes, y los lleva al fermentador. A partir de estos paquetes se pueden formar de una manera relativamente sencilla y activa dicha capa mas baja de balas de paja.

Como se puede ver, ademas, en la figura 8, esta previsto un bunker de restos de fermentacion 60, que se extiende paralelamente al bunker de masa fresca entre la antesala del fermentador 18 y la zona de suministro y de carga 24. El bunker de restos de fermentacion 60 tiene en su extremo dirigido hacia la antesala del fermentador una cubeta de material a granel 62 para restos de fermentacion, que forma la entrada en el bunker de restos de fermentacion 60. En esta cubeta de material a granel 62 se vierten restos de fermentacion desde un cargador de ruedas. Desde allf son presionados por medio de un tornillo sin fin de transporte al bunker de restos de fermentacion. A traves del prensado siguiente discontinuo de restos de fermentacion cada vez nuevos se transporta la masa lentamente a traves de otros tornillos sin fin de transporte desde el bunker de restos de fermentacion 60.

El bunker de restos de fermentacion 60 tiene una triple funcion. Por una parte, sirve como via de transporte entre la antesala del fermentador 18 en el centro de la BMKW 10 y la zona de suministro y de carga, con ventajas similares a las que se han descrito con respecto al bunker de masa fresca 46 y al canal de paja 58. Pero, por otra parte, el bunker de restos de fermentacion 60 sirve tambien como fermentador posterior de accion termofflica y actua, por decirlo asf, como otro fermentador. Por lo tanto, el bunker de restos de fermentacion 60 esta conectado tambien en el sistema de biogas.

Por ultimo, el bunker de restos de fermentacion 60 sirve como acumulador intermedio para restos de fermentacion. Esta dimensionado de tal forma que contiene al menos tantos restos de fermentacion como se pueden producir en dos dfas. Esto posibilita efectuar el transporte de salida de los restos de fermentacion producidos en los dfas laborables de la semana, de manera que no se impide el transporte de salida a traves de prohibiciones de circulacion de camiones LKW.

En el extremo de salida del bunker de restos de fermentacion 60 esta prevista una desviacion 64, que posibilita transportar los restos de fermentacion o bien directamente a traves de una cinta transportadora 66 hacia silos de carga 68 o tomar el desvfo sobre una instalacion de deshidrogenacion 70. En el ejemplo de realizacion mostrado, la instalacion de deshidrogenacion 70 es una prensa de tornillo sin fin, que es adecuada para prensar agua o bien percolado desde los restos de fermentacion e introducirlos en uno de los PUTs 34. Si se toma el desvfo sobre la instalacion de deshidratacion 70, depende de la necesidad actual de percolado.

Los silos de carga para restos de fermentacion 68 son silos altos, que estan dispuestos sobre bastidores trapezoidales, de manera que un camion LKW puede circular debajo de los silos 68 y de esta manera se puede cargar facilmente.

En una forma de realizacion alternativa, esta prevista una instalacion de secado convencional, por ejemplo una secadora de tambor o secadora de cinta (no se muestra), que es adecuada para secar los restos de fermentacion por debajo del 25 %, con preferencia al 15 % de porcion de agua. El calor para la instalacion de secado es acondicionado en este caso con preferencia a traves del calor de perdida desde conjuntos de generador. Ademas, esta prevista una instalacion de gasificacion (no mostrada), en la que los restos de fermentacion secos son sometidos a una llamada gasificacion de madera, en la que a partir de restos de fermentacion secos a traves de pirolisis o combustion parcial se obtiene bajo escasez de aire gas de madera combustible (gas debil). Este gas de madera o bien gas debil es alimentado despues de la eliminacion del alquitran producido desde el gas de madera de acuerdo con cualquier procedimiento conocido al sistema de biogas y entonces se puede emplear de manera totalmente sin problemas como combustible para motores Otto de gas.

El contenido de energfa del gas de madera reduce la necesidad de biogas hasta el 20 %, dado el caso tambien mas, de manera que para la misma potencia de corriente debe emplearse hasta 20 %, dado el caso, tambien hasta 30 % menos sustrato para la fermentacion. De esta manera se incrementa considerablemente la rentabilidad de la instalacion en conjunto.

3. Disgregacion de la paja

Como se ha mencionado al principio, en la central electrica de biomasa mostrada, se suministra la paja a la zona de suministro y de carga 24 y se disgrega en la zona de disgregacion 52 y eventualmente de manera adicional en la sala de preparacion 48. En esta forma de realizacion de la invencion, se suministra paja en forma de balas y se disgrega tambien en forma de balas, para ser introducida finalmente en forma de balas en los fermentadores de garaje 16. Las balas tienen en este caso con preferencia una densidad de mas de 200 kg/m3, que se pueden generar solamente con prensas de balas de altisima presion. La ventaja de una densidad tal alta de las balas de paja consiste en que entonces se aprovecha de una manera optima la capacidad de un camion LKW tanto con respecto al peso permitido de la carga como tambien con respecto al volumen posible de la carga, de manera que la paja se puede suministrar tambien sobre trayectos mayores en condiciones economicas.

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En la forma de realizacion mostrada aqm, el tratamiento previo para la disgregacion de la paja comprende cuatro etapas, que se realizan en la zona de disgregacion 52 o bien en la sala de preparacion 48, a saber:

1. ) Perforacion o bien taladrado de las balas de paja

2. ) Reblandecimiento de las balas de paja en agua

3. ) Tratamiento con vapor saturado de las balas de paja ablandadas, y

4. ) Reblandecimiento de las balas de paja en percolado.

Estas etapas y los dispositivos empleados en este caso se describen a continuacion.

Paralelamente, una parte de la paja puede estar en la forma de disgregacion “trituracion previa” y/o en la forma de disgregacion “hidrolisis de presion termica”. La combinacion de las diferentes formas de disgregacion es especialmente ventajosa, puesto que cada una tiene sus ventajas e inconvenientes para la operacion practica. A traves de la combinacion se consigue el mejor efecto general.

De acuerdo con la invencion, esta prevista una etapa de la trituracion de la paja en una consistencia de polvo, pudiendo mezclarse la paja triturada con la masa fresca restante. La paja triturada conduce a una produccion de gas especialmente alta, pero la porcion es limitada con relacion a la masa fresca, en tanto que la paja pulverizada humedecida a traves de percolado forma una masa pegajosa, que debe mezclarse con suficiente masa fresca debido a la facilidad de manejo.

Con preferencia, entre 5 y 25 por ciento en peso del sustrato de fermentacion en total esta constituido de paja triturada. Con preferencia, se tritura entre el 5 % y el 35 % de la paja total utilizada y de esta manera se disgrega mecanicamente.

Ademas, es ventajoso disgregar independientemente del tratamiento previo de la paja restante de 5 al 20 % de la paja total utilizada en una hidrolisis de presion termica e introducir el material del tipo de jarabe obtenido en este caso, la llamada “suspension” en el circuito de percolado.

Por ultimo, es ventajoso, independientemente de las etapas restantes del procedimiento para la disgregacion de la paja, prensar mecanicamente el sustrato de fermentacion extrafdo desde los fermentadores.

3.1 Perforacion

La perforacion de las balas de paja sirve para hacer accesible el interior de la bala de paja para el reblandecimiento, para el tratamiento con vapor saturado y para el reblandecimiento siguiente en percolado. En la forma de realizacion descrita aqm, se perforan las balas de paja desde dos lados, como se explica en detalle con referencia a la figura 10.

La figura 10 muestra en la parte superior una vista en perspectiva de una bala de paja 72, en la que se miura desde su lado inferior 74. La figura inferior muestra una vista en perspectiva de la misma bala de paja 72, en la que se mira sobre su lado superior 76. Desde el lado inferior 74 la bala de paja 72 esta perforada a traves de un primer conjunto de taladros 78, que no pasan a traves de toda la bala 72. Ademas, la bala de paja 72 esta perforada desde el lado superior 76 con un segundo conjunto de taladros 80, que no pasan tampoco a traves de toda la bala de paja 72. Los taladros 78 y 80 estan desplazados entre sf de tal forma que los taladros del primer conjunto 78 y los taladros del segundo conjunto 80 estan separados unos de los otros por puentes de material. A traves de este tipo de perforacion, el agua de reblandecimiento de la segunda etapa, el vapor saturado de la tercera etapa y el percolado de la cuarta etapa penetran bien en el interior de la bala de paja 72, sin que salgan de nuevo por el otro lado.

3.2 Reblandecimiento

En la zona de disgregacion 52 de la figura 8 estan previstos depositos adecuados para el reblandecimiento de balas de paja, que no se muestran en la representacion. El tamano de los depositos para el reblandecimiento esta adaptado a las dimensiones de las balas de paja, de manera que el reblandecimiento se puede realizar economizando espacio y de manera eficiente.

3.3 Tratamiento con vapor saturado

En la zona de disgregacion 52 o en la sala de preparacion 48 esta prevista una instalacion para el tratamiento con vapor saturado. Con referencia a las figuras 11 a 14 se describen diferentes instalaciones para el tratamiento con vapor saturado, que se pueden utilizar en la instalacion mostrada o en una instalacion modificada.

La figura 11 muestra en una vista esquematica de la seccion transversal una estructura sencilla de una instalacion 82 para el tratamiento con vapor saturado. La instalacion 82 comprende un deposito de presion 84 con una tapa 83, que esta articulada de forma pivotable por medio de una articulacion 85 en el deposito de presion 84. Una instalacion de alimentacion para la paja se indica de forma esquematica y se designa a traves del signo de

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referencia 87. En el caso de que deban tratarse balas de paja con la instalacion 82 para el tratamiento con vapor saturado, se puede formar la instalacion de alimentacion 87 por ejemplo por una cinta transportadora o un transportador de rodillos. En el caso de que se utilice la instalacion 82 para paja suelta 106, la instalacion de alimentacion 87 puede estar constituida por carriles, sobre los que se puede acoplar un deposito 89 para material suelto en el deposito de presion 84. El deposito 89 es permeable para vapor de agua, pero es adecuado para retener material suelto y puede ser, por ejemplo, un contenedor de rejilla abierto o bien un cesto. La tapa 83 del deposito de presion 84 se puede cerrar por medio de un mecanismo de cierre 91. Con preferencia, la tapa 83 es pivotada hacia dentro para la apertura del deposito de presion 84, como se puede ver, por ejemplo, en la figura 14, de manera que la tapa 83 es presionada a traves de la presion en el interior del deposito de presion 84 a la posicion cerrada y de esta manera se obtura facilmente.

El deposito de presion 84 esta conectado con un conducto de alimentacion 93 y una valvula de alimentacion 95, a traves de los que se introduce el vapor saturado 102 con una presion de hasta 30 bares y una temperatura de hasta 250°C desde el deposito de vapor (no mostrado) hasta el deposito de presion 84. Ademas, el deposito de presion 84 esta conectado con un conducto de salida 97 con una valvula de salida 98, a traves del cual se puede descargar el vapor despues del tratamiento con vapor saturado desde el deposito de presion 84. Ademas, en el conducto de salida 97 esta dispuesto un compresor 100, con el que se puede transportar el vapor saturado 102 de retorno al deposito (no mostrado).

A continuacion se explica el procedimiento del tratamiento con vapor saturado con referencia a la instalacion 82 para el tratamiento con vapor saturado de la figura 11. En primer lugar, se introduce la paja 106 como bala o como material suelto en un deposito como en el deposito 89 en el deposito de presion 84 y se cierra el deposito de presion 84. A continuacion se abre la valvula 95 en el conducto de alimentacion 93, de manera que se introduce vapor de agua caliente con una temperatura de 180°C a 250°C y una presion alta de entre 20 y 30 bares desde un deposito de vapor (no mostrado) en el deposito de presion 84. El vapor saturado introducido se indica de forma esquematica en la figura 11 y se designa con el signo de referencia 102.

La paja 106 es expuesta al vapor saturado 102 durante 5 a 15 minutos. En este caso, se funde la lignina en el material, pero no se desprende desde el material. Para la eficiencia el tratamiento con vapor saturado es conveniente que la paja sea ablandada previamente en la segunda etapa mencionada anteriormente, por que el agua esta presente ya en el material y solamente tiene que calentarse todavfa, lo que acorta la duracion del tratamiento.

Despues de la duracion de residencia predeterminada de 5 a 15 minutos, se escapa el vapor saturado a traves del conducto de salida 97 desde el deposito de presion 84. Este escape de la presion tiene lugar con preferencia de forma repentina, de manera que la presion se reduce dentro de 5 segundos o menos al menos el 80 %. A traves de la bajada rapida de la presion se evapora el agua en las estructuras de la paja de forma repentina y en este caso se expande rapidamente. En este caso, se desgarran las estructuras de lignina de la paja, de manera que las sustancias nutritivas (celulosa y arabinoxilano) son accesibles para acidos organicos acuosos y para las bacterias anaerobias.

Despues de la salida de la presion desde el deposito de presion 84 se retira la paja 106 desde el deposito de presion 84 y se enfna. Durante el enfriamiento se solidifica la lignina fundida de nuevo. No obstante, durante la solidificacion de la lignina no se forman de nuevo las estructuras superficiales originales, sino que se coagula mas bien en una estructura de gotitas, que deja espacios intermedios, a traves de los cuales pueden llegar en primer lugar acidos organicos y luego bacteria a la celulosa y al arabinoxilano (hemicelulosa).

La estructura mostrada en principio en la figura 11 de la instalacion 82 para el tratamiento con vapor saturado se puede modificar de multiples maneras, y a continuacion se indican algunos ejemplos de tales modificaciones. En este caso, los componentes identicos o funcionalmente iguales son designados con los mismos signos de referencia que en la figura 11, y no se repite su descripcion.

La figura 12 muestra una estructura de una instalacion para el tratamiento con vapor de agua, que esta configurada para un procesamiento casi continuo de material suelto. Tambien aqrn en el interior del deposito de presion 84 esta previsto un deposito 89 para material suelto 106, pero este esta instalado fijo en el deposito de presion 84. Para el llenado del deposito 89 se abre una corredera resistente a la presion 108, de manera que el material 106 que contiene lignina cae desde una tolva 110 en el deposito 88. Cuando existe una cantidad suficiente de material 106 en el deposito 89, se cierra la corredera 108 a prueba de presion, y tiene lugar el tratamiento con vapor saturado de la misma manera que se ha descrito con referencia a la figura 11. Adicionalmente a los componentes de la figura 11 se muestra, sin embargo, en la figura 12 un deposito 112 para vapor saturado 102, que dispone de una calefaccion 114. Despues del tratamiento con vapor saturado, se descarga el vapor a traves del conducto de salida 97 y se comprime a traves del compresor 100 en el deposito 112. A continuacion se abre otra corredera 108 resistente a la presion en el extremo inferior del deposito, y el material suelto disgregado 106 cae sobre la cinta transportadora 116 para el transporte siguiente.

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En el extremo inferior del deposito 84 se acumula especialmente durante la hidrolisis de presion termica una masa Ifquida 117, que se designa como “suspension” y que se descarga a traves de otro conducto 118 y se conduce a traves de un conducto 120 a los tanques de circulacion de percolado (no mostrados).

La figura 13 muestra otra forma de realizacion 122 de una instalacion para el tratamiento con vapor saturado, que esta especialmente disenada para el tratamiento de material en balas, en particular balas de paja 72. La estructura es, en principio, similar a la estructura de la figura 11 y no se describe de nuevo. Sin embargo, la diferencia esencial consiste en que esta prevista una lanza o mandril 124, que tiene un espacio hueco interior 126 y orificios 128 del tubo de boquillas conectados con este espacio hueco interior 126. El espacio hueco interior 126 esta en comunicacion fluida con el conducto de alimentacion 93.

En el funcionamiento de la instalacion para el tratamiento con vapor saturado 122 de la figura 13, se introduce una bala de paja 72 o bien 106 a traves de la instalacion de alimentacion 87, que se forma en la forma de realizacion mostrada por una via de rodillos, en la representacion de la figura 13 desde la derecha hasta el deposito de presion 84 y se perfora sobre la lanza 124. Entonces se cierra el deposito de presion 84 como se ha descrito, y se inyecta el vapor saturado 102 a traves del conducto de alimentacion 93, el espacio hueco interior 126 de la lanza 124 y los orificios 128 del tipo de boquillas en la bala de paja 72. De esta manera se consigue que tambien el interior de la bala de paja 72 entre en contacto eficazmente con el vapor saturado. Si se alimenta, en efecto, el vapor saturado, como se muestra en la figura 11, solamente desde el exterior en el material, puede suceder que especialmente en una bala 72 prensada muy fuertemente el vapor saturado no entre en contacto suficientemente con el material en el interior de la bala. En su lugar se comprime el aire, que se encuentra en la bala, a traves del vapor que se encuentra a alta presion en el interior de la bala, posiblemente sin mezclarse en los tiempos de tratamiento relativamente cortos en una medida suficiente con el vapor caliente. A traves de la utilizacion de la lanza 124 se garantiza un tratamiento a fondo con vapor saturado tambien en el interior de la bala 72.

Por ultimo, la figura 14 muestra otra instalacion 130 para el tratamiento con vapor saturado, que comprende cinco depositos de presion 84, que estan provistos con lanzas 124 de manera similar a la instalacion 122 de la figura 13. No obstante, en la instalacion 130 de la figura 14, los depositos de presion 84 estan dispuestos verticales, de manera que las balas de paja pueden ser introducidas desde arriba con una grua 132 en los depositos de presion 84. La grua 132 comprende un carro de rodadura 134 y un bastidor 136, en el que estan configuradas unas pinzas superiores 138 para una bala superior y unas pinzas inferiores 140 para una bala inferior. Con la grua 130 se pueden agarrar dos balas de paja 72 colocadas superpuestas verticalmente, se pueden introducir desde arriba en el deposito de presion 84 y se pueden perforar con una lanza 124, que esta configurada con esta finalidad aproximadamente de doble longitud que la lanza 124 de la figura 13.

Todos los depositos de presion 84 de la figura 14 estan conectados a traves de una tubena con el mismo deposito de presion 112. En este caso, como en la figura 13, el vapor saturado 102 es introducido en cada caso a traves del conducto de alimentacion 92 a traves de una lanza 124 y a traves de las balas de paja 72 en el deposito de presion 84.

El desarrollo de la figura 14 esta concebido para una instalacion de alto rendimiento, en la que se puede realizar de una manera muy eficiente el tratamiento con vapor saturado.

3.4 Reblandecimiento en percolado o similar

En la cuarta etapa del procedimiento mencionada anteriormente se reblandecen las balas pre-tratadas en percolado, que representa una solucion debilmente acida. De manera alternativa, sin embargo, las balas se pueden reblandecer tambien en una solucion debilmente alcalina, como por ejemplo hidroxido sodico. Despues del reblandecimiento se calientan las balas aproximadamente a 40°C, lo que se puede realizar, por ejemplo, calentando el canal de paja 46 (ver la figura 8) a traves de calor de perdida de los motores Otto de gas. A traves del reblandecimiento del material despues del tratamiento con vapor saturado y antes de la fermentacion bacteriana anaerobia, se inicia una pre- hidrolisis debilmente aerobia, a traves de la cual se acelera de nuevo la fermentacion bacteriana anaerobia siguiente. Durante el reblandecimiento con percolado estan a continuacion en el lugar de material fresco, lo que es igualmente ventajoso.

Es importante establecer que con el procedimiento descrito aqrn para la disgregacion de paja se consigue que el material pre-tratado en los fermentadores proporcione una produccion de gas considerable con tiempos de residencia moderados y esto sin anadir enzimas, hongos o levaduras adicionales. El contenido de acido natural presente de la paja (alrededor de 3 a 4 %) disuelve tambien de esta manera la celulosa solida y la transfiere a una solucion acuosa (auto-hidrolisis). Los polfmeros biogenos son disociados a traves de la actuacion del acido organico qmmicamente y/o a traves de la influencia de las bacterias bioqmmicamente en compuestos de bajo peso molecular (monosacaridos), aminoacidos, peptidos de cadena corta, acidos grasos de cadena larga, glicerina). Estos estan presentes al final de la fase en forma disuelta en agua. No obstante, esto se realiza sin que deban anadirse en primer lugar enzimas, bacterias o levaduras. El material que contiene lignina es cedido en esta forma de realizacion solo a la auto-hidrolisis y a la hidrolisis bacteriana.

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La disolucion descrita aqm en detalle con las cuatro etapas del procedimiento mencionadas es extraordinariamente efectiva y ventajosa, pero no es forzosamente necesario aplicar todas las cuatro etapas y se pueden realizar tambien procedimientos mas sencillos con menos o bien solamente con una seleccion de las etapas, que permiten siempre todav^a una fermentacion de paja.

Con respecto a la disgregacion qmmica preferida, se puede obtener ya entonces una disgregacion util de la paja cuando esta se mezcla antes de la introduccion en el fermentador solamente con estiercol solido y/o abono lfquido, por que a traves de la urea contenida allf se pueden reblandecer ya las estructuras de lignina. En este caso, incluso no es absolutamente necesario que se mezcle la paja antes de la introduccion en el fermentador con abono lfquido o estiercol solido, sino que puede ser ya suficiente que la paja y el estiercol solido sean superpuestos en capas alternas en el fermentador, dado el caso con capas intermedias de otros NawaRos no lignificados, penetrando la urea de las capas de estiercol solido colocadas encima con el percolado en la capa con el material que contiene lignina y disolviendo de esta manera al menos parcialmente las estructuras superficiales de lignina. Esto representa un caso muy sencillo de disgregacion qmmica.

Aunque en los dibujos y en la descripcion precedente se ha mostrado y de ha descrito en detalle un ejemplo de realizacion preferido, estro debena considerarse como puramente ejemplar y no debe limitar la invencion. Hay que indicar que solamente se ha representado y se ha descrito el ejemplo de realizacion preferido y deben protegerse todas las variaciones y modificaciones, que estan actualmente y en el futuro en el alcance de proteccion de la invencion.

Lista de signos de referencia

10 Central electrica de biomasa

12 Seccion de base

14 Seccion de ampliacion

16 Fermentador

18 Antesala del fermentador

20 Puerta del fermentador

22 Instalacion de produccion de corriente y de calor 24 Zona de suministro y de carga

26 Seleccion de la nave - antesala del fermentador 28 Seccion de la nave de la zona de suministro y de la zona de carga

30 Puente tecnico

31 Camara de refrigeracion del gas de salida

32 Acumulador de gas de laminas

34 Deposito de circulacion de percolado

36 Sal tecnica sur

38 Sala tecnica norte

40 Bandas luminosas

42 Silo de suministro para masa fresca

44 Cinta transportadora

46 Silo de masa fresca

48 Sala de preparacion

50 Sala de suministro de balas

52 Zona de disgregacion

54 Almacen intermedio

56 Transportador de rodillos

58 Canal de paja

60 Silo de restos de fermentacion

62 Paja a granel para restos de fermentacion

64 Desvfo para restos de fermentacion

66 Cinta transportadora para restos de fermentacion

68 Silos de carga para restos de fermentacion

70 Instalacion de deshidrogenacion

72 Balas de paja

74 Lado inferior de la bala de paja 72

76 Lado superior de la bala de paja 72

78 Primer conjunto de taladros

80 Segundo conjunto de taladros

82 Instalacion para el tratamiento con vapor saturado

83 Tapa

84 Deposito de presion

85 Bisagra

86 Acumulador central de distribucion de gas

87 Instalacion de alimentacion

88 Espacio de instalacion del motor

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Deposito

Admision de aire de los espacios de instalacion del motor Mecanismo de cierre

Ventilacion de los espacios de instalacion del motor

Conducto de alimentacion

Estacion de amarre

Valvula de alimentacion

Almacen

Conducto de salida

Valvula de salida

Compresor

Vapor saturado

Entrada de vapor saturado

Instalacion para el tratamiento de vapor saturado

Materia prima renovable que contiene lignina

Corredera resistente a la presion

Tolva

Deposito de vapor Calefaccion Cinta transportadora Suspension Conexion de tubos Conducto hacia PUT

Instalacion para el tratamiento con vapor saturado Lanza

Espacio hueco interior Orificio en la lanza 124

Instalacion para el tratamiento con vapor saturado Grua

Carro de grua Bastidor

Pinzas para balas superiores Pinzas para balas inferiores

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   REIVINDICACIONES

   1. - Instalacion de biogas (10) para la produccion de biogas, que comprende: al menos un fermentador para una fermentacion bacteriana anaerobia de biomasa, y

   (a) una instalacion para la disgregacion mecanica de paja que comprende un dispositivo para el desmenuzamiento mecanico de paja mecanico de paja a traves de trituracion, con preferencia trituracion por medio de un molino de martillos, y

   (b) una instalacion para la disgregacion termica de paja (82, 104, 122, 130) a traves de tratamiento con vapor saturado o hidrolisis de presion termica.
2. 2. - Instalacion de biomasa de acuerdo con la reivindicacion 1, que presenta, ademas, una instalacion para la disgregacion qmmica de paja, que comprende un deposito para el ablandamiento de la paja en agua, en una solucion de acido y agua, en una solucion de lejfa y agua, en percolado o en abono lfquido.
3. 3. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, que esta disenada para la produccion de biogas de acuerdo con el procedimiento de fermentacion de sustancia solida y comprende una pluralidad de fermentadores (16).
4. 4. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que la instalacion (82, 104, 122, 130) para el tratamiento con vapor saturado comprende un deposito de presion (84) y medios (112, 114), que son adecuados para generar en el deposito de presion (84) un vapor de agua, con una presion que esta entre 20 y 30 bares y una temperatura, que esta entre 180°C y 250°C.
5. 5. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 4, en la que en el deposito de presion (84) esta previsto un deposito (88) permeable al vapor de agua, que es adecuado para el almacenamiento de paja suelta.
6. 6. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 5, que comprende medios (87) para el transporte del deposito /89) permeable al vapor de agua dentro y fuera del deposito de presion (84).
7. 7. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 5, en la que el deposito (89) permeable al vapor de agua presenta un orificio superior, a traves del cual se puede cargar con paja suelta, y un orificio inferior, a traves del cual la paja suelta puede caer desde el deposito (89) permeable al vapor de agua.
8. 8. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la instalacion (130) para el tratamiento con vapor saturado comprende varios depositos de presion (84), que estan conectados entre sf a traves de tubenas.
9. 9. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que las instalaciones para la disgregacion mecanica y termica y, dado el caso, para la disgregacion qmmica de paja estan alojadas en una zona de suministro y de carga (24), en la que con preferencia la zona de suministro y de carga (24) comprende tecnica de transporte estacionaria (44, 46, 56), que es adecuada para transportar masa fresca desde la zona de suministro y de carga (24) hacia una antesala del fermentador (28), desde la que son accesibles una pluralidad de fermentadores (16) del tipo de garaje.
10. 10. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 9, en la que la zona de suministro y de carga (24) comprende al menos un silo de suministro (42) integrado para masa fresca, con preferencia con primeros medios de transporte (44), que son adecuados para transportar masa fresca desde al menos un silo de suministro (42) para masa fresca hacia un silo de masa fresca (46), en la que los primeros medios de suministro comprenden una cinta transportadora (44), sobre la que se puede transportar masa fresca desde diferentes silos de suministro (42) hacia el silo de masa fresca (46).
11. 11. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 10, con segundos medios de transporte, en particular una pala de empuje, que son adecuados para transportar la masa fresca a traves del silo de masa fresca (46) en direccion a la antesala del fermentador (18).
12. 12. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 9 o 10, que comprende un lugar de descarga para balas de paja, estando prevista en el lugar de descarga una grua (132), que es adecuada para agarrar y transportar balas de paja.
13. 13. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 12, que comprende transportadores de rodillos o transportadores de empuje, que son adecuados para transportar balas individuales o paquetes a lo largo de un canal de balas (58) hacia la antesala del fermentador (18).
14. 14. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 12 o 13, con un trasbordador, que esta dispuesto en el extremo del canal de balas (58) proximo a la antesala del fermentador (18) y que es adecuado para coger paquetes de balas desde el canal de balas (58) y transportarlos como paquete a un cargador de rudas o carretilla de horquilla elevadora.

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15. 15. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 14, en la que el silo de suministro (42) y/o el silo de masa fresca (46) y/o el canal de balas (58) se pueden calentar, en particular por medio de calor de perdida que es generado por uno o varios motores de gas.
16. 16. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, con un silo de restos de fermentacion (60), que es accesible desde la antesala del fermentador (18) para la introduccion de restos de fermentacion, en la que el silo de restos de fermentacion (60) contiene medios de transporte, con preferencia medios de transporte estacionarios, que son adecuados para transportar restos de fermentacion (60), de manera que los medios de transporte estacionarios comprenden con preferencia tornillos sin fin, que estan dispuesto en los extremos del silo de restos de fermentacion (60).
17. 17. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 16, en la que el silo de restos de fermentacion (60) esta conectado en el sistema de biogas.
18. 18. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con la reivindicacion 16 o 17, en la que en el extremo de entrada del silo de restos de fermentacion (60) esta dispuesta una cubeta de material a granel (62) para restos de fermentacion.
19. 19. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 18, en la que en el extremo de salida del silo de restos de fermentacion (60) esta prevista una instalacion (70) para la deshidrogenacion de los restos de fermentacion.
20. 20. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, con una instalacion de gasificacion, que es adecuada para generar gas de madera o bien gas debil a partir de restos de fermentacion secos de acuerdo con los procedimientos de la gasificacion de madera.
21. 21. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, con una instalacion de secado para el secado de restos de fermentacion, que comprende un secador de tambien o secador de cinta, que es adecuado para secar los restos de fermentacion hasta un porcentaje de agua inferior a 25 %.
22. 22. - Procedimiento para la produccion de biogas a partir de paja, con las siguientes etapas: tratamiento previo de la paja para realizar una disgregacion mecanica y termica de la misma, en el que

    la disgregacion mecanica de la paja se realiza a traves de su trituracion, con preferencia trituracion por medio de un molino de martillos, y

    la disgregacion termica se realiza a traves de un tratamiento con vapor saturado o hidrolisis con presion termica, introduccion de la paja pretratada en un fermentador (16) y

    generacion de condiciones en el fermentador (16), que permiten una fermentacion bacteriana anaerobia.
23. 23. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 22, en el que adicionalmente se realiza una disgregacion qmmica de la paja a traves de ablandamiento de la paja en agua, en una solucion de agua y acido, en una solucion de agua y lejfa, en percolado o en abono lfquido.
24. 24. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 22, en el que la trituracion de la paja se realiza hasta una consistencia en forma de polvo.
25. 25. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 22, en el que el tratamiento con vapor saturado se realiza de tal manera que ablanda las estructuras de lignina de la paja, pero la estructura exterior de la paja se mantiene, en general, esencialmente.
26. 26. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 22, en el que la hidrolisis de presion termica se realiza de tal manera que se disuelve la lignina contenida en la paja y a traves de la actuacion ffsica de agua y calor se realiza una disgregacion de los polfmeros contenidos en la paja en monomeros.
27. 27. - Instalacion de biomasa de acuerdo con una de las reivindicaciones 22 a 26, en la que el tratamiento con vapor saturado se realiza a una temperatura entre 160°C y 240°C y una presion entre 20 y 30m bares durante menos de 20 minutos.
28. 28. - Instalacion de biomasa de acuerdo con una de las reivindicaciones 22 a 26, en la que la hidrolisis de presion termica se realiza a una temperatura entre 160°C y 240°C y una presion entre 20 y 30 bares durante 60 a 120 minutos.
29. 29. - Instalacion de biomasa de acuerdo con una de las reivindicaciones 22 a 26, en la que la presion de tratamiento se reduce al final del tratamiento con vapor saturado dentro de cinco segundos al menos en el 80 %.
30. 30. - Instalacion de biomasa de acuerdo con una de las reivindicaciones 22 a 29, en el que la paja es ablandada antes del tratamiento con vapor saturado.
31. 31.- Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 22 a 30, en la que la paja es ablandada despues del tratamiento con vapor saturado en una solucion acida, en particular percolado, en una solucion alcalina o en abono lfquido.

    5 32.- Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 22 a 31, en la que no se anaden a la

    paja al termino del tratamiento previo y antes del comienzo de la fermentacion anaerobia otros acidos, enzimas, hongos o levaduras.
32. 33. - Instalacion de biomasa (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 22 a 32, en la que los restos de 10 fermentacion se secan a un porcentaje de agua inferior al 25 %, con preferencia inferior al 15 % y se gasifican en

    gas de madera o bien gas debil.
33. 34. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 23, en el que en el caso de instalaciones de biogas con fermentacion de sustancia solida se realiza la disgregacion qmmica a traves de una mezcla de la paja, que precede

    15 a la introduccion de masa de fermentacion en el fermentador, con estiercol solido, abono lfquido, percolado y/o masa de fermentacion que contiene percolado.