Estudio comparativo de la etapa metanogénica de la digestión anaerobia para el tratamiento de la fracción orgánica de los residuos municipales de frutas y verduras

Comparative study for methanogenic stage of anaerobic digestion to organic fraction of fruit and vegetable municipal wastes treatment

En este estudio se evaluó un sistema en continuo de digestión anaerobia para los residuos municipales compuestos por frutas y verduras. La evaluación se llevó a cabo en dos configuraciones de reactores. El sistema I fue diseñado por dos reactores de lecho suspendido (CSTR) para la etapa hidrolítica y para la etapa metanogénica. El sistema II fue conformado por un reactor de lecho suspendido para la etapa hidrolítica y un reactor de lecho empacado para la etapa metanogénica. El sistema I mostro inestabilidad en el pH y baja producción de metano (0,23 ±0,03 lCH₄ /l/día) en el reactor R3, mientras que el sistema II mantuvo un mejor comportamiento del pH, mejor consumo de Ácidos Grasos Volátiles AGV y una producción promedio de metano de 0,58 ±0,05 lCH₄ /l/día en el reactor R4. La fijación bacteriana a la superficie del soporte cerámico en el reactor de lecho fijo conduce a la formación de una biopelícula en el sistema II, lo cual incrementa la producción de metano. Por estas razones, el sistema de II es la configuración más conveniente para la digestión anaerobia de FVMW.

Introducción

La digestión anaeróbica (DA) está ampliamente reconocida como una fuente de energía renovable. El biogás producido en el proceso es apto para la producción de energía y la sustitución de combustibles fósiles. Además, los biosólidos remanentes pueden utilizarse como fertilizantes o acondicionadores del suelo. Sin embargo, a pesar de todas estas ventajas, hoy en día la digestión anaeróbica tiene aplicaciones limitadas como tecnología de tratamiento de residuos debido, en parte, a los altos costes, la baja eficiencia y los requisitos técnicos del proceso.

Algunas cuestiones que impiden la aplicación de la digestión anaerobia al tratamiento de residuos orgánicos están relacionadas con el tiempo de crecimiento de los microorganismos metanogénicos, los múltiples inhibidores del proceso y el tiempo de bioestabilización, en comparación con los procesos aerobios. Sin embargo, la investigación en esta área es muy activa y en los últimos años han surgido varias mejoras en el proceso. Por ejemplo, el uso de procesos anaerobios de dos fases, que separan los pasos hidrolíticos y metanogénicos, permiten mejorar la eficiencia y el rendimiento del biogás.

Una de las principales limitaciones de la digestión anaerobia FVMW en un sistema de una sola fase es la disminución del pH en el reactor causada por la rápida acidificación de la producción de AGV. Este efecto estresa e inhibe la actividad bacteriana metanogénica. Los sistemas de dos fases indican una mayor eficiencia en la digestión anaeróbica de FVMW. Por otro lado, un sistema bifásico en el que una etapa acidogénica corta va seguida de una etapa metanogénica larga, a menudo con una separación entre los dos reactores para retener las partículas durante la etapa acidogénica, se considera sensible a la alta carga orgánica y caro.