Efecto de la configuración de reactores anaerobios de alta tasa en la producción de hidrógeno : biomasa fija y UASB-híbrido

Effect of high rate anaerobic reactor configuration on hydrogen production : packed-bed and hybrid-UASB

El objetivo de este estudio es comparar la producción de hidrógeno en un reactor de biomasa fija y de manto de lodos y flujo ascendente (Hybrid UASB). Se utilizó neumático triturado y anillos de Biopack como material de soporte. Los reactores fueron operados por 35 días con un tiempo de detención hidráulica de 12h y una carga orgánica volumétrica de 11,26gDQO/L.d, usando sacarosa como fuente de carbono. La producción porcentual promedio de hidrógeno fue de 45 y 48% para el reactor de biomasa fija y el reactor UASB-Híbrido, respectivamente. Con base en los resultados y análisis estadístico, se determinó que la configuración del reactor no influye en la producción de H₂. Adicional a lo anterior, se observó estabilidad en el proceso.

Introducción

En las últimas décadas, la investigación sobre alternativas de fuentes de energías limpias y renovables se ha convertido en una prioridad para la política y la ciencia, debido a que diferentes estudios han indicado el aumento de la demanda energética y así mismo su futuro agotamiento. Algunas proyecciones realizadas por la Agencia Internacional de Energía (IEA), muestran un aumento en el consumo de energía del 60% para el año 2030, cifra que genera una gran preocupación en la actual economía mundial por ser fuertemente dependiente del combustible fósil. De otro lado, su uso para producir energía plantea varios problemas ambientales como contaminación y producción de gases de efecto invernadero.

Las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) son infraestructuras capaces de generar energía renovable que puede ser usada para fines propios. Es usual que en las PTAR se utilicen aguas residuales domésticas o de una industria específica para mejorar las tasas de producción y rendimientos del biogás, el cual está compuesto comúnmente por metano (50-70%) y dióxido de carbono (30-50%), entre otros gases como hidrógeno y nitrógeno. El metano y el dióxido de carbono son fuentes de energía renovable aceptables, pero también son gases de efecto invernadero que pueden contribuir a la contaminación del medio ambiente. Por esta razón, la producción de hidrógeno a partir de la aplicación de procesos biológicos anaerobios en aguas residuales es reconocida como una mejor opción para generar energía.

El gas de hidrógeno (H₂) representa una alternativa prometedora a los combustibles fósiles, es una fuente ambientalmente segura y renovable que ha empezado a ser considerada como ‘’el combustible del futuro’’ porque produce agua durante su combustión y no carbono cuando se utiliza como combustible. El hidrógeno es una eficiente fuente de energía (122kJ/g), con 2,75 veces más energía contenida que cualquier otro hidrocarburo, puede ser convertido en energía eléctrica y/o mecánica y térmica.