Construcción y evaluación de un digestor anaerobio para la producción de biogás a partir de residuos de alimentos y poda a escala banco

Abstract

Para el año 2015, Colombia dispuso diariamente de unas 31.000 toneladas de residuos sólidos en 1.098 municipios, de los cuales un 85% están teniendo como destino los rellenos sanitarios. De esta cifra, aproximadamente 280 toneladas son dispuestas en Manizales. Así, el 10% de la totalidad de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) generados como residuos sólidos orgánicos o de alimentos podrían ser aprovechados. En este sentido, este trabajo describe la construcción y evaluación de un biodigestor a escala banco para la producción de biogás a partir del aprovechamiento de residuos de alimentos y material de poda. La primera parte del trabajo describe el estado del arte sobre biodigestión, tipo de biodigestores y aplicaciones de los bioreactores de lecho fijo tipo batch (LBR – Leachate Bed Reactor); posteriormente se describe la metodología para escalar y construir un biodigestor tipo LBR, donde se hace un arranque operacional del proceso de digestión. Se hacen tres arranques con una mezcla definida entre residuos de alimento y material de poda, con el propósito de mejorar y optimizar el diseño. Durante el tercer arranque se hizo seguimiento a la biodigestión y codigestión de residuos orgánicos con la misma mezcla definida entre residuos de alimento y material de poda para maximizar la producción de biogás. Se controlaron una serie de parámetros como pH, temperatura, Demanda química de oxigeno (DQO), sólidos totales (ST), sólidos volátiles (SV), ácidos grasos volátiles – AGV y producción de biogás. Finalmente, se evaluó para la tercera corrida el rendimiento de biogás por unidad de sólidos volátiles (al final de la etapa de arranque - 32 días) para un volumen de reactor y una carga orgánica seleccionada previamente de la bibliografía y de estudios del potencial bioquímico de metano (BMP – Biochemical Methane Potential). Lodos de un reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor), provenientes del relleno sanitario La Esmeralda – Manizales, fueron utilizados como inóculo. Se encontró que el rendimiento en la producción de biogás está sujeto a una mezcla adecuada de sustrato - cosustrato (200 gramos de residuo de poda y 200 gramos de residuos de alimentos) y condiciones específicas de operación, así como una buena relación inóculo – sustrato (I/S). La carga del LBR se mantuvo en todas las corridas con una relación inóculo – sustrato de 6 (RIS). En la tercera corrida se obtuvo un rendimiento en la producción de biogás de 216,08 L CH4 kg SV-1 (Texto tomado de la fuente)

It was reported that Colombia disposed of 31,000 tons of solid waste daily in 1,098 municipalities during 2015, of which 85% was sent to landfills. Regarding this amount, approximately 280 tons are sorted in Manizales. Around 10% of the total MSW generated is organic food. Therefore, this work describes the construction and evaluation of a bench scale digester to produce biogas from food waste and green grass material. The first part describes the information reported in the literature about bio-digestion, bio-digesters type and batch bioreactors with a fixed bed (LBR - Leachate Bed Reactor). The methodology to build the LBR is presented with the start-up conditions. Three startups were carried out with a defined mixture of food waste and green grass material. During the third experiment biogas production was maximized with the mixture of food waste and green grass defined previously. Volatile Fatty Acids (VFA) and biogas production were controlled. Other parameters such as pH, temperature, Chemical oxygen demand (COD), Total solids (TS), and Volatile solids (VS) were controlled. Finally, the biogas yield per unit of volatile solids was evaluated (at the end of the production - 32 days). The reactor volume and the organic material amount were previously selected from earlier studies of Biochemical Potential Methane (BMP). An inoculum was obtained from a stable Up-flow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASB) located at the Manizales landfill, La Esmeralda – Manizales. It was found that the biogás production is subject to a suitable substrate mix – co-substrate and specific operating conditions, and a good interaction with the inoculated - substrate (SIR). LBR load was maintained in all the attempts with inoculum interaction - substrate 6 (SIR). In the third attempt a biogás production of 216,08 L CH4 kg SV-1 was obtained