Enhancing biomethane production from citrus waste: An integrated approach of hydrothermal carbonization and anaerobic digestion for sustainable waste management

• Vallejo-Cantú, Norma Alejandra ^[1] ; Galván-Hernández, Areli ^[1] ; Alvarado-Vallejo, Andrea ^[1] ; Méndez-Contreras, Juan Manuel ; Rosas-Mendoza, Erik Samuel ^[1] ; Landeta-Escamilla, Ofelia ^[1]
  1. [1] Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Orizaba
• Localización: Renewable Energy, Biomass & Sustainability, ISSN-e 2683-2658, Vol. 5, Nº. 2, 2023, págs. 40-46
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Optimización de la producción de biometano a partir de residuos de cítricos: Un enfoque integrado de carbonización hidrotérmica y digestión anaerobia para el manejo sostenible de residuos
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    Este estudio investiga el potencial de recuperación energética del bioaceite derivado de la carbonización hidrotérmica (CHT) de residuos de cítricos mediante digestión anaerobia (DA). El bioaceite, una mezcla compleja que contiene un 30-50% del carbono original de la biomasa, sirve como sustrato valioso para la DA. Aprovechando el pretratamiento CHT, la etapa de hidrólisis en la DA se hace más eficiente, facilitando tasas de degradación más rápidas. La digestión anaerobia del bioaceite se llevó a cabo en un reactor anaerobio híbrido de alta carga. El reactor se estabilizó utilizando la fracción líquida del tomate, seguida de la alimentación de bioaceite con una carga volumétrica aplicada de 5 g DQO/L-d en condiciones mesófilas. Es destacable que la remoción de la DQO superó el 90% cuando se utilizó la fracción de tomate y superó el 80% en la alimentación de bio-aceite. Además, la producción de metano se aproximó a los niveles teóricos, lo que pone en evidencia la eficacia de combinar las tecnologías de CHT y DA. El estudio demuestra que la integración de CHT y DA ofrece una alternativa prometedora para la utilización sustentable de residuos de la industria citrícola, mostrando altas eficiencias de remoción y producción de metano. Este enfoque se alinea con los principios de la economía circular, proporcionando una vía para la valorización eficiente de los residuos y la generación de energía renovable.

  • English

    This study investigates the energy recovery potential of bio-oil derived from hydrothermal carbonization (HTC) of citrus waste through anaerobic digestion (AD). The bio-oil, a complex mixture containing 30-50% of the original carbon from biomass, serves as a valuable substrate for AD. Leveraging the HTC pretreatment, the hydrolysis step in AD becomes more efficient, facilitating faster degradation rates. Anaerobic digestion of the bio-oil was conducted in a high-loading hybrid anaerobic reactor. The reactor underwent stabilization using tomato liquid fraction, followed by bio-oil feeding with an applied volumetric loading of 5 g COD/L-d under mesophilic conditions. Remarkably, COD removals exceeded 90% when utilizing the tomato fraction and surpassed 80% in the bio-oil feed. Additionally, methane yield approached theoretical levels, highlighting the effectiveness of combining HTC and AD technologies. The study demonstrates that the integration of HTC and AD offers a promising alternative for the sustainable utilization of citrus industry wastes, showcasing high removal efficiencies and methane production. This approach aligns with circular economy principles, providing a pathway for efficient waste valorization and renewable energy generation.