Creşterea eficienţei energetice a instalaţiilor de biogaz prin elaborarea sistemului integrat: biogaz-microalge-biocombustibili, în cadrul conceptului de biorafinare

Proiectul complex propune elaborarea si demonstrarea tehnologiilor inovative de optimizare a functionarii instalatiilor de biogaz, prin integrarea unor sisteme deschise de cultivare a microalgelor care sa utilizeze, ca mediu nutrient, digestatul lichid rezultat din procesul de digestie anaeroba. Valorificarea integrala a biomasei microalgale consta in obtinerea de extracte algale (fitocatalizatori pentru codigestie), fractie lipidica (pentru biocombustibili) si biomasa epuizata ( substrat pentru codigestie); separarea si valorificarea avansata a biogazului prin conversia dioxidului de carbon la biometan; biorafinarea digestatului solid rezultat si a fractiilor lipidice din biomasa algala pentru obtinerea de biocarbune, componenţi pentru combustibili, pentru bitumuri, biohidrogen si fractii gazoase lichefiabile. Proiectul se va finaliza cu o tehnologie demonstrata la nivel TRL 6 in cadrul instalatiei demonstrative integrate biogaz-microalge si cu realizarea unui stand experimental pentru testarea eficientei combustiei si controlul emisiilor a biometanului si a hidrocarburilor gazoase lichefiabile obţinute.

 

 

» Rezumat

Cod Proiect: PN – III- P1- 1.2 – PCCDI – 2017 – 0541

Contract: 32 PCCDI/2018

Acronim: ABC-ENERGIE

Domeniu: Energie, mediu si schimbari climatice

Data inceperii contractului: 01.02.2018

Data incheierii contractului: 30.11.2020

        1.Dezvoltarea unor tehnologii inovative pentru optimizarea functionarii instalatiilor de biogaz, prin integrarea unor sisteme deschise de cultivare a microalgelor in conditii mixotrofe, care sa utilizeze ca mediu nutrient digestatul lichid rezultat din procesul de digestie anaeroba si sa furnizeze extracte algale (fitocatalizatori pentru procesul de codigestie), fractie lipidica (obtinere de biocombustibili) si biomasa algala epuizata (utilizabila ca substrat pentru codigestie);

 

        2.Valorificarea avansata a biogazului rezultat prin conversia dioxidului de carbon la biometan;

 

 

        3.Procesarea, prin biorafinare, a digestatului solid rezultat si a fractiilor lipidice din biomasa algala, pentru obtinerea de biocarbune, componenţi pentru combustibili, fluxanti pentru bitumuri si fractii gazoase lichefiabile;

 

         4.Realizarea unei instalatii demonstrative (pilot experimental) integrate, biogaz-microalge, in scopul demonstrarii functionalitatii tehnologiei optimizate de codigestie si a asigurarii instruirii personalului de cercetare din institutiile partenere la consortiu; Instalaţia pilot experimental se va realiza la sediul partenerului Partener 3 – INCDCSZ, Brasov, activitate realizată în cadrul proiectului numarul 1- coordonat de ICPE-CA.

 

 

        5.Realizarea unui stand experimental pentru combustoare cu biocombustibili gazoşi pentru caracterizarea hidrocarburilor gazoase lichefiabile obţinute; Standul va servi in egala masura pentru lucrarile de cercetare aferente proiectului, pentru instruirea personalului de cercetare si pentru realizarea de analize pentru operatorii economici care doresc sa caracterizeze biocombustibili gazosi, avand in vedere ca nu exista pana in prezent un astfel de laborator in tara; Standul experimental se va realiza la sediul Partenerului 5 –UT, Iaşi.

 

Coordonator proiect complex:

Institutul National de Cercetare - Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie- ICECHIM, Bucuresti 

INCDCP-ICECHIM, Bucuresti

Director Proiect complex: Dr. Ing. Sanda VELEA

 

Partener 1:

Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Inginerie Electrica Bucuresti

INCDIE ICPE – CA

 

Responsabil Partener: Dr. Ing. Carmen MATEESCU

Partener 2:

Universitatea Bucuresti

UB

Responsabil Partener: Prof. Dr. Vasile PARVULESCU

Partener 3:

Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Cartof si Sfecla de Zahar Brasov

INCDCSZ-Brasov

Responsabil Partener: Dr. Ing.  Victor DONESCU

Partener 4:

Universitatea de Petrol - Gaze din Ploiesti

UPG

Responsabil Partener: Conf. Dr. Chim. Emilia OPRESCU

Partener 5:

Universitatea Tehnica "Gheorghe Asachi" Iaşi

UT

Responsabil Partener: Prof. Dr. Ing. Gheorghe DUMITRASCU

 

PROIECT P1:

Titlu: „Integrarea procesului de cultivare a microalgelor în instalațiile de biogaz în scopul valorificării complexe a produselor secundare”

Institutie Coordonatoare: INCDIE ICPE-CA Bucuresti;

Responsabil P1 -  dr. ing. Carmen MATEESCU;

 

Pachete de lucru:

 

 WP1. Dezvoltarea tehnologiei și demonstrarea funcționalității procedeului de co-digestie anaerobă a deșeurilor organice  vegetale cu biomasă algală epuizată; Responsabil dr. ing. Carmen MATEESCU;

WP2. Optimizarea tehnologiei de obtinere a biogazului prin utilizarea de fitocatalizatori extrasi din biomasa microalgala si demonstrarea functionalitati; Responsabil Dr. Chimist Marius LUNGULESCU;

 WP3. Realizarea instalatiei experimentale pilot-demonstrativ, la sediul partenerului INCDCSZ-Brasov, si demonstrarea functionalitatii sistemului integrat biomasa-microalge; Responsabil dr. ing. Carmen MATEESCU;

 WP4. Diseminarea rezultatelor / managementul proprietății intelectuale și managementul de proiect; Responsabil dr. ing. Carmen MATEESCU.

 

 

 

PROIECT P2:

Titlu: ,,Tehnologii inovative de separare si valorificare a CO2 si bio-metanului din fluxul de biogaz”

Institutie Coordonatoare:  Universitatea Bucuresti;

Responsabil proiect: Prof. dr. ing. Vasile I PARVULESCU.

Pachete de lucru:

 

 WP1. Elaborarea si demonstrarea tehnologiei de separare avansata a CO2 din fluxul de biogaz:selectia de site moleculare zeolitice, schimbul ionic al acestora cu cationi din grupele IA (K, Cs), si IB (Mg, Ca, Sr), modificarea si functionalizarea sitelor moleculare zeolitice, selectia de site moleculare carbunoase active si functionalizarea si realizarea de separatoare CO2/CH4.; Responsabil Sef Lucrari dr. Madalina SANDULESCU;

 

WP2. Elaborarea si demonstrarea tehnologiei  de hidrogenare a CO2 la biometan:  sinteza de suporti de carbon din desurile din productia cartofului;  sinteza de nano-catalizatori de fier si cobalt depusi pe carbune; modificarea catalizatorilor prin decorare cu componente bazice pentru a creste capacitatea de chemosorbtie a CO2;  Realizarea unui sistem analitic on-line incluzand cromatografe de gaz care sa permita analiza directa a produsilor de reactie; Testarea catalizatorilor si optimizarea compozitiei acestora; Responsabil Sef Lucrari Bogdan JURCA;

 

WP3. Diseminarea rezultatelor si managementul proprietății intelectuale și managementul de proiect; Responsabil Profesor dr. ing. Vasile I PARVULESCU.

 

                                               

 

PROIECT P3:

Titlu:Valorificarea complexa a  digestatului lichid si a dioxidului de carbon rezultate din instalatii de biogaz pentru cresterea si utilizarea energetica a biomasei algale”

Institutie Coordonatoare:   INCDCP- ICECHIM, Bucuresti

Responsabil proiect: Dr. ing. Sanda VELEA

Pachete de lucru:

 

 WP1. Dezvoltarea tehnologiei și demonstrarea funcționalității tehnologiei de cultivare mixotrofa a microalgelor in medii de cultura constituite din digestatul lichid rezultat din instalatiile de biogaz: Testarea si selectia tulpinilor algale in vederea stabilirii consortiilor alge/bacterii care sa raspunda cerintelor de crestere in mediu nutrient constituit din digestatul lichid din instalatiile de biogaz; Monitorizarea si evaluarea parametrilor optimi de crestere si a gradului de recuperare a nutrientilor N,P si C din digestatul lichid; Conceperea, realizarea si testarea unui sistem inovativ de recoltare/concentrare a biomasei microalgale; Responsabil Dr. biolog Diana PASARIN;

 

WP2. Dezvoltarea tehnologiei și demonstrarea funcționalității valorificarii integrale a biomasei microalgale pentru extractia de principii active si utilizarea biomasei epuizate ca substrat pentru digestia anaeroba: identificarea, izolarea si caracterizarea principiilor bioactive (antioxidanti, lipide) si a biomasei algale epuizate; lucrari preparative pentru obtinerea cantitatilor reprezentative in vederea utilizarii in experimentari la nivel laborator si pilot-demonstartativ; Responsabil Dr. ing. Ana-Maria GALAN;

 

 WP3. Operarea sistemului integrat biogaz-microalge realizat la scara pilot demonstrativ la sediul INCDCSZ Brasov si evaluarea performantelor; Asigurarea cantitatilor necesare de inocul microalgal, fitocatalizatori si biomasa algala epuizata, in vederea  punerii in functiune a instalatiei pilot-demonstrativ; Monitorizarea parametrilor de operare si procesarea cantitatilor de biomasa rezultata; Evaluarea performantelor sistemului integrat; Responsabil Dr. ing. Sanda VELEA;

 

WP4. Diseminarea rezultatelor / managementul proprietății intelectuale și managementul de proiect, Responsabil dr. ing. Sanda VELEA.

                                       

 

PROIECT P4:

Titlu: Valorificarea energetica a digestatului solid din instalatiile de biogaz”

Institutie Coordonatoare: Universitatea de Petrol – Gaze din Ploiesti

Responsabil proiect: Conf. Dr. Chim. Emilia OPRESCU

Pachete de lucru:

 

WP1. Conditionarea si procesarea digestatului in bio-oil si biocarbune prin doua procedee, piroliza catalitica si termica, Responsabil Prof. Dr. ing. Dorin BOMBOS;

 

WP2. Valorificarea biocarbunelului ca ameliator pentru sol si  procesarea  fractiei de bio-oil in directia obtinerii de componenti pentru combustibili si fluxanţi ecologici pentru bitumul rutier, Responsabil Prof. dr. ing. Dorin BOMBOS;

 

WP3. Diseminarea rezultatelor / managementul proprietății intelectuale și managementul de proiect, Responsabilconf. dr. chim. Elena-Emilia OPRESCU.

 

 

 

» Proiecte componente

 

ETAPA I

 

Proiect component 1:   Optimizarea procesului de digestie anaerobă; 

Proiect component 2:  Fundamentarea procedeelor de separare si hidrogenare catalitica a CO2 din biogaz si valorificarea acestuia prin conversia la biometan; 

Proiect component 3: Cercetari industriale de valorificare a digestatului lichid in sisteme de cultivare microalgale;

Proiect component 4: Pre-tratarea digestatului solid  si  procesarea acestuia in bio-oil si bio-carbune; Amenajarea partiala a standului experimental.

ETAPA II

Proiect component 1:  Elaborarea tehnologiei de optimizare codigestie anaerobă TRL 4;  Continuarea procedurilor de amenajare/completare instalatie experimentala la INCDCSZ, Brasov;

Proiect component 2:  Conceperea, realizarea si operarea modelului experimental de separare a CO2 din fluxul de biogaz;

Proiect component 3:  Cercetari industriale de optimizare a tehnologiilor de cultivare, recoltare si procesare biomasa microalgala;

Proiect component 4: Procesarea prin piroliza catalitica a digestatului conditionat;  Finalizarea standului experimental si testare biocarbune.

                                                                                                                                    ETAPA III

Proiect component 1:  Realizarea  sistemului experimental integrat de cultivare microalge în fluxul tehnologic al instalației de biogaz. Demonstrarea functionalitatii;

Proiect component 2: Conceperea, realizarea si operarea modelului experimental de conversie catalitica a CO2 in bio-metan;

Proiect component 3:  Dezvoltarea experimentala  a procesului  de recuperare a nutrientilor din digestatul lichid si valorificare complexa a biomasei microalgale, in instalatia experimentala de la P5;

Proiect component 4: Valorificarea biocarbunelului si  procesarea  fractiei de bio-oil.