Bioconversion Process of Barley Crop Residues into Biogas—Energetic-Environmental Potential in Spain

Abstract

Los campos de cebada alcanzan los 1,7 millones de hectáreas en España, de las cuales 320.000 se utilizan para producir malta, generando 450.000 toneladas de residuos de cultivos de cebada destinados a la producción de malta. Una forma de tratar estos residuos de una manera ambientalmente racional, energéticamente sostenible y económicamente rentable es la digestión anaeróbica. El biogás generado puede ser utilizado como combustible y como fuente renovable de energía (proporcionando una solución al problema del suministro de energía desde un punto de vista ambiental). Se ha demostrado que, cuando se trata junto con el lodo de un reactor de cobertura de lodos anaeróbicos de flujo ascendente (UASB), el residuo de malta de cultivo produce aproximadamente 1604 NmL de biogás por cada 100 g; con un contenido en metano del 27,486%. El desarrollo del proceso se ha estudiado con un nuevo indicador, la generación de hidrógeno, y se ha determinado que el proceso se desarrolla en dos fases. Se ha demostrado que esta solución está empezando a ser energéticamente eficiente y, por lo tanto, a producir energía para usos externos en regiones que tienen al menos 6000 hectáreas de cebada plantada. En el mejor de los casos, puede considerarse, en una región determinada, el equivalente a una central eléctrica de 115 MW. Podría suministrar energía a 10 mil hogares por año. Por lo tanto, se considera una solución energéticamente eficiente que se ajusta a los Objetivos de Desarrollo Sostenible # 1, # 7, # 10, # 12 y # 13. Garantiza el acceso a la energía en zonas aisladas o con problemas de suministro, y se traduce en una reducción del 55,4% de las emisiones de CO2 equivalente (lo que equivale a 38.060 toneladas de CO2 equivalente en España)

Barley fields reach 1.7 million hectares in Spain, of which 320,000 are used to produce malt, generating 450,000 tons of crop residue from barley intended for malt production. One way to treat this waste in an environmentally sound, energy-sustainable and economically cost-effective manner is anaerobic digestion. The biogas generated can be used as fuel and as a renewable source of energy (providing a solution to the energy supply problem from an environmental point of view). It has been shown that, when treated along with sludge from a Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor, the crop malt residue produces about 1604 NmL of biogas per 100 g; with a content in methane of 27.486%. The development of the process has been studied with a novel indicator, hydrogen generation, and it has been determined that the process takes place in two phases. It has been demonstrated that this solution is beginning to be energy-efficient and therefore to produce energy for external uses in regions that have at least 6000 hectares of planted barley. At best, it can be considered, in a given region, the equivalent of a 115 MW power plant. It could supply energy to 10 thousand homes per year. Therefore, it is considered an energy-efficient solution that com-plies with the Sustainable Development Goals #1, #7, #10, #12 and #13. It guarantees access to energy in isolated areas or with supply problems, and results in a 55.4% reduction in emissions of equivalent-CO2 (which equals 38,060 tons of equivalent-CO2 in Spain)