CONVERSIÓN DEL LACTOSUERO DEL GRUPO LÁCTEO ENTREPINARES EN BIOGÁS: DISEÑO DEL PROCESO Y SIMULACIÓN ENERGÉTICA

Abstract

La industria láctea española genera grandes volúmenes de lactosuero como subproducto de la fabricación de queso. Al tratarse de un sector relevante de la industria agroalimentaria española, tanto por su volumen de producción como por su contribución económica, la descarbonización del mismo y su valorización de residuos se han convertido en líneas estratégicas. Este efluente de elevada carga orgánica plantea un problema ambiental y también económico para las empresas del sector cuando su gestión no es la adecuada. Frente a esto, la digestión anaerobia ofrece una alternativa frente al tratamiento convencional, convertir ese residuo en biogás aprovechable y reducir su carga contaminante. El objetivo de este trabajo es el diseño conceptual y el dimensionamiento técnico de una planta de digestión anaerobia para la valorización energética del lactosuero, usando como caso de estudio el Grupo Lácteo Entrepinares. Para ello, se plantean varios objetivos específicos: establecer las bases de diseño a partir de la caracterización del lactosuero, definir los parámetros operativos de la digestión anaerobia mediante el modelo de Chen-Hashimoto, dimensionar los principales equipos de la instalación, evaluar el potencial de aprovechamiento eléctrico del biogás y realizar una estimación de costes y viabilidad. El punto de partida es un caudal de 100 m3/d de lactosuero, cuya caracterización fisicoquímica sirve de base para definir el resto del proceso. El sustrato pasa primero por una unidad de flotación por aire disuelto (DAF), después por una etapa de homogeneización y, por último, por un intercambiador de calor antes de entrar al digestor anaerobio. Este se dimensiona mediante el modelo cinético de Chen-Hashimoto, operando en régimen mesófilo y con un tiempo de retención hidráulico de 16 días, se alcanza una eficiencia de eliminación de DQO del 85%. El biogás resultante (3.648 m3/d) se depura en una torre de desulfuración de lecho fijo con Fe(OH)3 y se almacena en un gasómetro antes de su aprovechamiento energético, mientras que el digestato se envía a una balsa de almacenamiento para su gestión posterior. Para evaluar el aprovechamiento eléctrico del biogás se simuló en Ebsilon Professional un ciclo Brayton con regeneración basado en una microturbina de gas. El resultado es una potencia eléctrica neta de 156,6 kW y una producción anual de 1.127 MWh, más que suficiente para cubrir el consumo eléctrico de la propia planta y dejar un excedente aprovechable. La estimación de costes cierra el trabajo con una inversión en capital fijo de 1,41 M€ y un coste nivelado de la energía (LCOE) de 0,0627 €/kWh. En conjunto, los resultados confirman la viabilidad técnica del proceso y su capacidad para lograr la autosuficiencia energética de la instalación. Aunque la rentabilidad económica obtenida es moderada, el análisis no contempla ingresos adicionales asociados, por lo que existe margen para mejorar la viabilidad económica del proyecto.