Evaluación de la influencia del volumen de reactor en la digestión anaerobia de residuos de alimentos mediante ensayos de potencial bioquímico de metano empleando el método manométrico

Los residuos de alimentos (RA) representan una importante fracción de los residuos sólidos municipales (RSM), los cuales tienen como forma predominante de manejo en países en desarrollo (PeD) como Colombia, la disposición final en rellenos sanitarios e incluso en botaderos a cielo abierto, lo que puede generar impactos negativos de tipo económico, social, técnico y ambiental cuando se presenta un manejo inadecuado de los mismos. Sin embargo, el alto contenido de humedad y la biodegradabilidad de los RA los convierten en un material con gran potencial de aprovechamiento para la obtención de energía renovable mediante procesos bioquímicos como la Digestión Anaerobia (DA), aunque este proceso se puede ver afectado por múltiples variables que influyen en su rendimiento. La forma predominante de evaluar el comportamiento del proceso a escala de laboratorio y con baja demanda técnico-económica, son los ensayos de Potencial Bioquímico de Metano (PBM), pero dado a que no se ha logrado la estandarización del método, esto conlleva a que se puedan presentar errores de reproducibilidad o de comparación de resultados entre estudios, siendo el Volumen de Reactor (VR) una de las variables que poco se ha investigado y con mayor fluctuación en estos ensayos. Por lo tanto, en este trabajo de grado, y teniendo en cuenta las recomendaciones de diferentes estudios, se evaluaron tres niveles de VR (V250: 250 mL; V500: 500 mL y V1000: 1.000 mL) en ensayos PBM utilizando residuos altamente heterogéneos como los RA, encontrándose que el VR incidió sobre el PBM de manera significativa (p<0,05), generando producciones máximas de CH4 de 149,89 (±47,74), 164,47 (±51,72) y 189,84 (±21,88) mLCH4/g.SV para V250, 500 y V1000, respectivamente. Adicionalmente, para las condiciones experimentales implementadas, el uso de V250 se vio afectado por condiciones externas (contaminación por NaOH) y una posible inhibición del proceso por acumulación de AGV. El modelo de Primer Orden (PO) tuvo un mejor ajuste a los datos experimentales (R2>0,95) y pudo describir lo sucedido en la etapa de hidrólisis. La fase de latencia (λ) arrojada por el modelo Gompertz Modificado (GM) no presentó una relación adecuada con los resultados experimentales, por lo que se recomienda el uso de diferentes modelos cinéticos que permitan realizar un mejor análisis de los datos. Adicionalmente, los modelos empleados (PO y GM) arrojaron mejores variables cinéticas con similitudes significativas sobre los VR más grandes (V500 y V1000), caso contrario a lo sucedido en el VR más pequeño (V250) el cual demostró obtener las condiciones menos favorables en términos de producción de CH4 y variables cinéticas.

Pregrado

INGENIERO(A) SANITARIA Y AMBIENTAL