Evaluación de la producción de biogás a partir de residuos orgánicos putrescibles en la ciudad de México

Evaluation of biogas production from rotten organic waste in Mexico City

En el presente trabajo se llevó a cabo la digestión anaerobia de residuos orgánicos para la producción de biogás en tres reactores de vidrio con volumen de 4,2 l y volumen de operación de 2,0 l. La digestión se llevó a cabo sin agitación y a temperatura ambiente de la ciudad de México. Dos digestores (D1 y D2) fueron alimentados con 9 g/l de diversos residuos de frutas y verduras, el tercer digestor (D3) fue alimentado únicamente con cáscara y pulpa de plátano. Se monitoreó la producción diaria de biogás a los largo de 217 días; se obtuvo una producción promedio de 497 y 477 ml para D1 y D2 respectivamente, en el caso de D3 se obtuvieron 520 ml. Se realizó la detección de ácidos orgánicos por HPLC, se detectó una concentración promedio de 3,55 y 4,55 g/L de ácido acético en D1 y D2 respectivamente y 7,36 g/l para el D3, también se midieron, propiónico, butírico, succínico y láctico. Se midió la producción de metano obteniéndose un máximo de 0,806, 0,688 y 0,136 mmol CH4/gSV/h para los digestores D1, D2 y D3 respectivamente.

1. Introducción

La creciente preocupación sobre los problemas ambientales causados por el incorrecto manejo de la basura y sus conocidas consecuencias como el cambio climático han promovido la búsqueda de un correcto manejo de la fracción orgánica de los desechos (1).

La reducción en la generación de residuos sólidos es una prioridad en la mayoría de los países del mundo (2-3). En México, entre los años 1950 y 2011 la generación de residuos sólidos urbanos (RSU) por habitante aumento más de tres veces, pasando de 300 a 990 g/día en promedio. 

Aproximadamente el 52% de estos RSU corresponden a Residuos Sólidos Orgánicos Putrescibles (ReSOP) los cuales consisten en residuos de alimentos y poda (4). Los ReSOP acumulados en rellenos sanitarios generan contaminantes para acuíferos y suelo del lugar en que se localizan (5); otro aspecto importante es la emisión de metano que es un gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático (6). 

La digestión anaerobia involucra la degradación y estabilización de materia orgánica bajo condiciones anaeróbicas por medio de microorganismos dando paso a la formación de biogás (metano y dióxido de carbono) como una fuentede energía renovable y biomasa(7-8).

En este trabajo se avaluó el potencial de generación de biogás y producción de ácidos orgánicos a temperatura ambiente de la ciudad de México utilizando ReSOP como sustrato para establecer la factibilidad del uso de la digestión anaerobia como una alternativa de tratamiento para los ReSOP, disminuyendo la carga de contaminantes en el ambiente y generando un energético al mismo tiempo. 

2. Materiales y métodos 

2.1 Inóculo

Se utilizóuna solución homogénea creada a partir del mezclado de: excretas de diversos rumiantes, aguas residuales y tierra. La mezcla fue filtrada con una malla ASME 80.

2.2 Digestión anaerobia de ReSOP y producción de biogás

Para la producción de biogás se usaron 3 digestores de 4,2 litrosoperando a 48% de su capacidad, con una carga inicial de 20% de sólidos totales. Los D₁y D₂ se alimentaron con 18 g diarios de diversos residuos de frutas y verduras. En el D3sólo se usó plátano (9),para observar el efecto de usar distintos sustratos cada día en D₁y D₂(10). 

Los digestores fueron muestreados diariamente (50 ml) con sustitución del efluente. El volumen de producción de gas se midió por desplazamiento de columna de líquido.