Comparación de procesos aerobios y anaerobios en batch para la degradación de la materia orgánica en un embalse tropical

Comparison of in Batch Aerobic and Anaerobic Processes for the Degradation of Organic Matter in a Tropical Reservoir

La descomposición de la materia orgánica sumergida posterior al proceso de inundación de un embalse y la materia orgánica transportada por los tributarios que surten éste, da lugar a la formación de gases de efecto invernadero (GEI) como el CO. y CH., producto de los procesos biológicos aerobios y anaerobios que se llevan a cabo tanto en la superficie como en el fondo. En este estudio se comparó la dinámica de los procesos aerobios y anaerobios, y la generación de gases de efecto invernadero en la degradación de la materia orgánica presente en el agua de un embalse tropical, empleando reactores en batch y material vegetal extraído de la franja de protección de este. Asimismo, se evaluó el comportamiento de la variación de la DQO, parámetros fisicoquímicos como el pH, oxígeno disuelto, potencial redox y conductividad, y se definieron las constantes cinéticas que representan el comportamiento de la materia orgánica. Los resultados demostraron que la degradación del material orgánico da lugar a la generación de GEI, sin embargo, al emplear agua más material vegetal, los GEI aumentaron considerablemente después de un tiempo, proceso que se debe a que el material vegetal sufre el rompimiento de sus cadenas poliméricas y se puede degradar más rápidamente, lo que incrementa la concentración de materia orgánica disponible para los microrganismos. Los valores de GEI fueron en promedio de 10.290 g CO_2eq/m..d solo con agua y 24.536 g CO_2eq/m..d con agua y material vegetal para los procesos aerobios, mientras que en los procesos anaerobios fueron en promedio de 12.056 g CO_2eq/m..d solo con agua y 33.470 g CO_2eq/m..d con agua más material vegetal. Estos resultados a escala de laboratorio permiten analizar el comportamiento del embalse y la incidencia que tiene el material vegetal inundado sobre los GEI.

I. INTRODUCCIÓN

Los gases de efecto invernadero (GEI) son un problema de gran importancia, ya que dan lugar al cambio climático, que afecta directamente a la sociedad [1] y provoca problemas de sequías o inundaciones [2]. Por ello, es fundamental el estudio de los gases de efecto invernadero (GEI), gases como el dióxido de carbono (CO₂), el metano (CH₄) y el óxido de nitrógeno (N₂O), que se liberan al medio ambiente de forma natural o antropogénica [3]. Las concentraciones de GEI en la atmósfera provocan una alteración del sistema climático terrestre, causando un aumento o una disminución de la temperatura de la superficie de la Tierra [4]. Un embalse se define como una gran masa de agua que cubre una superficie terrestre y que ha sido modificada para producir hidroelectricidad, suministrar agua potable, para el riego en la agricultura, entre otros fines [5].

En la formación y emisión de GEI, una de las cuestiones más relevantes que subyacen en los embalses es la materia orgánica del suelo y la biomasa de las plantas que se inundan [6]. La degradación aeróbica / anaeróbica de la materia orgánica produce dióxido de carbono, que se reduce a metano en un ambiente anóxico, y posteriormente se emite a la atmósfera [7].