Docstoc

Bio-Energy from Food Leftovers - The Association of Women .._1_

Document Sample
Bio-Energy from Food Leftovers - The Association of Women .._1_ Powered By Docstoc
					UC Davis Biogas Energy Project
             Ruihong Zhang, Professor 
       Biological and Agricultural Engineering 
            University of California, Davis 
            Email: rhzhang@ucdavis.edu


AWWEE Workshop: Major Drivers to Transformation in 
      California Energy and Water Markets  
            May 22, 2012, Sacramento 
          Presentation Outline 
• Status of anaerobic digestion technologies 
  and opportunities for further development 
• UC Davis Biogas Energy Project for new 
  technology development, demonstration and 
  commercialization  
Value Positioning of                                    $$$
Biogas Energy Systems                      Biogas Energy
                                           § Electricity and heat
                                           § Natural gas
                                           § Compressed natural
                          Biogas           gas
                                           § Liquefied natural gas
     $$$                                   §Gasoline
                                           §Chemicals
Organic Waste
§ Food
                         CH4, CO2                $$$
§ Collected Green       H2 , CO2
§ Agricultural          Organic acids           Digester
                                                Effluent
                         Sugars,
                                                § Nutrients
                         Amino acids,
                                                §Fibers
                         Fatty acids
                                                § Water


                    Anaerobic Digester   $$$ Carbon Credit 
       Wastewater Digestion Technologies 
• Current status
   – Well established for treatment of sewage, animal manure 
     (swine and dairy), and some food processing wastewater
   – Common technologies: covered lagoon, completed mixed 
     digester, plug flow digester, upflow sludge blanket reactor 
     (UASB)
• Opportunities for new technology development
   – Creative digester design and integration of unit operations to 
     provide higher energy efficiencies and more capabilities to 
     handle variable influent
   – Co-digestion of different wastes (e.g. food waste with sewage 
     or manure) 
  Solid Waste Digestion Technologies
• Current status 
  – Europe has several technologies in commercial use 
    for more established markets.
  – US has the first commercial technologies for 
    emerging  markets 
• Opportunities 
  – Digester technology implementation and 
    integration of digestion with waste preprocessing 
    and composting operations 
  – US project and business models 
             Organic Resource Recovery with
            Solid Organic Residuals:
              Advanced Anaerobic Digestion
Food Processing and Agricultural Residues, Animal Manures,
                  Municipal Solid Waste,




                                                             6
         A Real Problem with Solid Waste 
• Millions of tons of organic waste dumped in landfills every year 
  result in harmful greenhouse gas (GHG) emissions 
• Mandates require businesses producing high volumes of 
  organic waste to seek more sustainable waste disposal 
  solutions 
• Businesses have committed to sustainability and are now 
  scrambling to follow through
   – Wal-Mart:  Zero waste by 2014; all suppliers must report 
     waste and greenhouse gases 
     http://walmartstores.com/sustainability/9292.aspx
   – Campbell: new sustainability policy 
     http://www.campbellsoupcompany.com/csr/planet.asp
• Anaerobic digestion (AD) of organic solid waste has not been 
  successfully implemented in the US to date in commercial scale
            Food Scraps in the US (EPA)

• Amount of food scraps
   – 44 million tons per year
   – 25% food prepared 
• Cost of disposal
   – $1 billion per year
   – $20 per ton
• Current method of management  
   – 97% disposed in landfill
   – 3% recovered for composting 
     or combustion
 Needs For Efficient Solid Waste Digester 
              Technologies   
• Capable of handling multiple and variable 
  biomass feedstock from different supply 
  sources
• Can be easily scaled up and down 
• Easy to operate and maintain (automation)
• High conversion efficiencies and smaller foot 
  prints 
• Affordable cost 
     Biogas Energy Project at UC Davis 
• Research and demonstration of new anaerobic 
  digestion and biogas energy technologies for converting 
  various organic residuals  into biogas energy and 
  biobased products
• Public education on waste to energy conversion and 
  environmental management 
UC Davis Biogas Project Sponsors
          UC Davis Technology 
  Anaerobic Phased Solids (APS) Digester
• Two-stage digestion system that has first stage sequential 
  batch loaded digester and continuous second stage digesters 
• Allows for high system stability regardless of fluctuations in 
  loading and waste composition
• Provides even gas production and rapid waste digestion 
• Mesophilic and thermophilic temperature options
• Can be configured for sustained hydrogen and methane 
  production
• Well suited for treating high-solids (10 - 50% total solids) 
  lignocellulosic waste streams, such as:
   – Municipal solid wastes
   – Green and food wastes
   – Agricultural  residues
                     APS Digester Technology

                                                                              Biogas




                                                                                   Day 10-12




  Biogasification Reactor                  Hydrolysis Reactors
Digesting Organic Acids and Converting Solids into Organic Acids and Producing
                                                                                       Separated Water Returned to
  Producing Methane Gas                        Hydrogen Gas
                                                                                       Tank; Excess Discharged for
                                                                                       Treatment & Recycling
                                                       Residual Material & Water
                                                            Drained & Separated

                                                Separated Solids
                              Post treatment for Soil Amendment




                                                                                                               13
             UC Davis Technology 
           High Rate Digester (HRD)
• Three stage anaerobic digestion 
• Well suited for treating highly degradable 
  solids waste streams and mixed solid/liquid 
  waste streams, such as:
  – Municipal food waste
  – Food processing waste
  – Biosolids
  – Meat product waste

                                                 14
HRD: High Rate Digester

                                                                                                                              Biogas
                                                                                                                               Out
Liquid Feed



   Solids Feed

                                                                                            Separator
                             Hydrolysis                                Biogasification                          Biostabilization
                            Reactor (HR)                               Reactor (BGR)                             Reactor (BSR)
Grinder

                                                                                             Solids                                    Liquid 
                                                  Wet Grind                                                                            Effluent




                                             Water Recycle

                    INPUTS                                                               OUTPUTS
                 PRESSURE, TEMPERATURE,                                            VALVES, PUMP BOILER
                 MASS FLOW, pH, LEVEL,               CONTROLS AND                  MIX, PUMP OVER, TRANSFER 
                 OTHER INPUTS                       DATA ACQUISITION               PERF., PERFORMANCE & DATA 
                                                                                   TREND
                                           PROPRIETARY MIXING, CONTROL & MEDIA
             UC Davis Biogas Project
             APS Digester Demonstration System




Digester capacity – 3-5 tons per day,
Digestion temperature – 125-135 F , Digester volume – 50,000 gal
Expected biogas yield –350-583 m3/day,
                                                                   16
Electricity output – 600- 1200 kWh/day
  Food Processing Residuals from 
Campbell Soup Plant in Sacramento 

                         Food Waste (Average): 
                         Moisture – 80%
                         Total Solids – 20%
                         Volatile Solids – 19%
       APS-Digester Performance
• Digester testing with 200 tons of food processing 
  residuals from June 2008 to April, 2009 
• Digester Performance Summary:
   – Solids reduction in food waste: 
      89.5% for total solids, 90% for volatile solids 
   – Biogas production: average 4,600 ft3/ton (wet) 
   – Methane production: average 2760 ft3/ton (wet)  (7 ft3/lb 
     VS)  
   – Energy content in biogas: 27 therm/ton (wet)
   – Biogas composition: 55-60% methane, 2-5% hydrogen
   – Digester pH: 5-7 for hydrolysis reactor and 7-8 for 
     biogasification reactor.
Clean World Partners Commercial Projects 

• American River Packaging – 8-10 ton per day 
  mixed organics (papers and food waste)
• City of Sacramento – 25 ton per day organic 
  waste with a potential to expand to 300 ton 
  per day capacity
•  UC Davis Renewal Energy Anaerobic Digestion 
  Project - 22-35 ton per day mixed campus 
  waste (animal manure, food scraps, papers, 
  yard waste, etc.)
   
   Clean World Partners Built the First Commercial 
Digesters for Food and Paper Waste  at American River 
                Packaging, Sacramento 




            www.cleanworldpartners.com
   Clean World Partners Projects 
American River Packaging (ARP): Packaging 
manufacturer with corrugated waste
  • 8 tons per day (0.5 cardboard and 7.5 tons food 
    waste)
  • System size 10 tpd (accounting for paper 
    absorption)
  • Producing 1300 kWh per day of electricity with 
    micro-turbines for use on site
  • Food waste coming from local food processors
  • System continuously operating since March 16, 
    2012
                        24
ARP Organic Waste Recycling Center




                 25
   Clean World Partners Current Projects 
UC Davis: Moving towards zero waste and showcasing 
            conversion of closed landfill into valuable resource
      • Phase I - 25 tons per day manures from campus and 
         food waste from campus dining facilities
      • Phase II – 35 to 50 tpd separated organics from MSW
      • Allow other surrounding communities to use digester 
         system
      • Combining landfill collection and digester gas streams
      • Producing electricity to feed its net zero community
      • Sophisticated preprocessing system
      • Opening December 2012

                                 26
UC Davis CWP Project




          28
 Successful Technology Development and 
            Commercialization 
• Research innovation and technology 
  development  
• Public and private investment and partnership
• Competent and effective technical, 
  management, and business development 
• Favorable market environment 

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:3
posted:5/13/2014
language:Unknown
pages:29