Caracterización de efluentes de cerdos, con énfasis en su biodegradabilidad anaeróbica

Tesis para obtener el grado de Magister en Gestión Ambiental, presentada en el Instituto Tecnológico de Buenos Aires en septiembre de 2015

La gestión de los residuos líquidos en producciones confinadas de cerdos adquiere cada día mayor relevancia ambiental. Los efectos de la intensificación de la producción se magnifican con el aumento de los volúmenes generados, la proliferación de vectores, la emisión de olores desagradables y la contaminación puntual de los recursos naturales. La digestión anaeróbica de efluentes de cerdos, puede ser una herramienta adecuada para integrar a la cadena de tratamiento, removiendo parcialmente la materia orgánica y lograr la valorización de los mismos. El objetivo de este trabajo, fue determinar las características y evaluar la biodegradabilidad anaeróbica de los efluentes porcinos provenientes de sistemas en confinamiento de la Estación Experimental Agropecuaria (EEA) de Marcos Juárez, del INTA, ubicada en el sur de la provincia de Córdoba. Para ello, se efectuaron muestreos de los efluentes generados en dos galpones intensificados, teniendo éstos distinto tipo de manejo de los efluentes. El ensayo de biodegradabilidad, consistió en la fermentación anaeróbica de los efluentes de cerdos generados en el galpón de recría/terminación, con cantidades conocidas de inóculo (actividad metanogénica específica de 0.08 gDQO/gSSV*d y 24.4 g/l de SSV), en batch. El sustrato se trató con dos relaciones sustrato/inóculo (S/I) iniciales diferentes. El tratamiento 1 (T1) tuvo una relación S/I de 0.6 de gr DQO/ gr de SSV, y el tratamiento 2 (T2) mantuvo una de 0.37 gr DQO/ gr de SSV. Se determinaron al inicio y final de cada ensayo parámetros físico químicos para el control del proceso. El volumen de biogás generado diariamente fue medido por un transductor de presión y la calidad fue determinada por cromatografía gaseosa. El pH se mantuvo dentro del rango óptimo para el desarrollo de las bacterias anaeróbicas; mostrando un aumento al final del ensayo para ambos tratamientos. Este aumento fue acorde con el aumento de la alcalinidad total (AT) y la disminución de los ácidos grasos volátiles (AGV). El indicador de estabilidad AGV/AT, se mantuvo dentro del rango de 0,3 – 0,4, indicando condiciones estables del proceso. Se observó un aumento en el contenido de nitrógeno total Kjeldah (NTK) y nitrógeno amoniacal (N-NH4+) al final del proceso, debido a la mineralización del nitrógeno orgánico mediante la hidrólisis enzimática de las proteínas. Los valores obtenidos de amoniacal libre (FAN) fueron de 0,035 gNH3/l para T1 y de 0,019 gNH3/l para T2. En lo que respecta a la materia orgánica, los porcentajes de remoción de DQO fueron de 38,28% y 41,46% para T1 y T2 respectivamente, mostrando diferencia significativa entre los tratamientos. Para la producción de metano acumulado (CH4), los tratamientos no presentaron diferencia significativa. Sin embargo al analizar el Potencial Bioquímico de Metano (BMP) éste fue de 53.3 y de 65.6 ml CH4/g DQOc, para T1 y T2 respectivamente, mostrando el T2 una mejor performance. Este resultado, está en concordancia con los porcentajes de remoción de la materia orgánica en donde el T2 presentó mayores porcentajes de remoción, esto podría deberse al efecto de dilución del sustrato, donde las concentraciones de compuestos inhibidores del proceso fueron menores (T2≤FAN y TAN que T1).

Nowadays the management of pig slurry is becoming more important. The effects of the intense production is magnified by the increasing volumes of manure, proliferation of vectors, the emission of unpleasant odors and pollution of natural resources. Anaerobic digestion of pig slurries could be integrated as an important step of a waste treatment plant, removing organic matter. The aim of this investigation was to study the composition and biodegradability of pig slurry from confined systems located in Agricultural Experimental Station (EEA) of Marcos Juarez (INTA), Cordoba. To do this, pig slurries were taken from two different sheds, with different effluent management. The trial consisted on anaerobic fermentation of pig slurry, from recría/terminación sheed, with known amounts of inoculum (0.08 specific methanogenic activity 0.08 gCOD/gVSS*d and 24.4 g VSS/ L). Two treatments with different ratios of I/S (inoculum/substrate) were prepared in batch reactors. Treatment 1 (T1) had a ratio I/S of 0.6 gr COD/ gr de VSS, and treatment 2 (T2) 0.37 gr COD/grVSS. They were determined at the beginning and end of the trial, physical chemical parameters, for process control. Biogas production was determined daily by manometric methods. Methane concentration was measured using gas chromatography. The pH was maintained within the optimum range for the development of anaerobic bacteria; showing an increase at the end of the trial for both treatments. This increase was consistent with the increase of total alkalinity (TA) and the decrease of volatile fatty acid (VFA). Stability index (VFA/TA) was maintained in the range of 0.3 to 0.4. This value indicates stable anaerobic process conditions. At the end of the assay an increase was observed in the content of total Kjeldal nitrogen (TKN) and total ammonia nitrogen (TAN), due the mineralization of organic nitrogen by enzymatic hydrolysis of proteins. At the beginning of the assay, free ammonia concentrations (FAN) were 0.035 and 0.018 gNH3/L for T1 and T2 respectively. The chemical oxygen demand (COD) removal percentages were 38.28% and 41.46% for T1 y T2 respectively, showing significant difference. Accumulate methane production did not show significant difference. However, biochemical methane production (BMP) showed a better performance for T2 (53.3 and 65.6 ml CH4/g COD for T1 and T2 respectively). These results were in concordance with organic matter removal, found in T2. These results can be associated with the dilution effect of the substrate, where concentrations of inhibitor

Fil: Beily, Marí­a Eugenia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola; Argentina