Evaluación de la digestión y co-digestión anaerobia de residuos de comida y de poda en bioreactores a escala laboratorio

• Solarte Toro, Juan Camilo ^[1] ; Mariscal Moreno, Juan Pablo ^[1] ; Aristizábal Zuluaga, Beatriz Helena ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
• Localización: Revista ION: Investigación, Optimización y Nuevos Procesos en Ingeniería, ISSN-e 2145-8480, ISSN 0120-100X, Vol. 30, Nº. 1, 2017 (Ejemplar dedicado a: Revista ION), págs. 105-116
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Evaluation of anaerobic digestion and co-digestion of food waste and grass cuttings in laboratory scale bioreactors
  • Avaliação de digestão e co-digestão anaeróbica de resíduos de alimentos e poda em biorreatores de escala de laboratório
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• Resumen
  • español

    El deterioro ambiental provocado por el alto consumo de combustibles fósiles y la inadecuada disposición de residuos sólidos, ha incentivado su conversión en productos energéticos de alto valor agregado a partir de diferentes procesos biotecnológicos con el fin de compensar parte de la demanda energética. En este trabajo se evalúa la eficiencia, el rendimiento y la productividad del proceso de digestión y co-digestión anaerobia de residuos de comida y poda para valorar su viabilidad como sustratos en la generación de biogás. El seguimiento y evaluación del proceso de digestión mesófila se realizó usando biorreactores por lotes con un volumen activo de 3L, una Relación Inóculo a Sustrato (RIS) de 0,25 (sólidos totales) y una relación residuos de comida a poda de 1,6 (sólidos totales) en el ensayo de co-digestión. En los ensayos realizados se obtuvieron eficiencias de producción de biogás del 38% y 49% con respecto al potencial teórico (determinado a partir de la ecuación de Buswell) para los residuos de poda y comida respectivamente en mono-digestión, y un 66% para la mezcla poda-comida. El modelo de Gompertz de crecimiento de biomasa fue utilizado para simular la generación de biogás en cada proceso. Estos resultados y el seguimiento del pH durante la digestión, permiten concluir que la mezcla de residuos de comida con residuos de poda mejora los rendimientos de producción de biogás y la estabilidad del sistema en términos de pH, siendo una alternativa para la generación de bioenergía a partir de residuos de cotidiana generación en las ciudades colombianas

  • English

    Environmental degradation caused by high consumption of fossil fuels and improper disposal of solid waste have encouraged its conversion into high value-added products like bioenergy from different biotechnological processes in order to offset some of the energy requirements. This work aims to evaluate the efficiency, performance and productivity of anaerobic digestion and co-digestion processes of food waste and grass cuttings to assess its viability as substrates in biogas generation. The mesophilic anaerobic digestion process was monitored and conducted for selected waste fractions by using 3L batch bioreactors (active volume), Inoculum to Substrate Ratio (ISR) of 0.25 (total solids), and food to grass cuttings ratio of 1.6 (total solids). The achieved biogas production efficiencies were 38% and 49% for mono-digestion of both grass cuttings and food waste. Biogas generation by co-digestion increased process efficiency up to 66%. The theoretical methane potential was calculated based on Buswell equation  and the Gompertz model for biomass growth was used to simulate the biogas accumulation. The results suggest that mixing food waste to grass cuttings increase biogas yield and prevents an excessive pH decrease. Co-digestion of these substrates is a good alternative for bioenergy production using daily generated waste in Colombian cities with a higher yield than mono-substrate degradation.

     

  • português

    A degradação ambiental, causada pelo alto consumo de combustíveis fósseis e a disposição inadequada dos resíduos sólidos, gerou a transformação desses resíduos em produtos energéticos de alto valor agregado a partir de vários processos biotecnológicos a fim de restaurar parte da demanda de energia. O objetivo deste trabalho é avaliar a eficiência, o desempenho e a produtividade do processo digestão e co- digestão de resíduos de alimentos e poda a fim de estimar a sua viabilidade como substratos na geração de biogás. O acompanhamento e a avaliação do processo de digestão, em condições mesófilas, foram realizados a traves do ensaio do Potencial Químico do Metano (BMP) dos resíduos em biorreatores descontínuos de 3L, com uma Relação Inoculo Substrato (RIS) de 0,25 (sólidos totais) e uma relação resíduo de alimento e poda de 1,6 (sólidos totais) no processo de co-digestão. Nos processos realizados foram obtidas eficiências de produção de metano de 38%, 49% e 66% com respeito ao potencial teórico calculado a partir da equação de Buswell para os resíduos de poda, de comida e a mistura desses respectivamente. O modelo de Gompertz para crescimento de biomassa foi utilizado para simular a acumulação de biogás. Os resultados permitem concluir que a co-digestão de resíduos de alimentos e poda e uma alternativa tangível para gerar bioenergia, a partir do aproveitamento de resíduos que são produzidos na cotidianidade nas cidades colombianas, e apresenta um melhor desempenho do que a degradação mono-substrato.