El biochar derivado de biosólidos mejora la producción de biometano en la digestión anaeróbica del estiércol de pollo
Autores: Hassan, Soulayma; Ngo, Tien; Khudur, Leadin S.; Krohn, Christian; Dike, Charles Chinyere; Hakeem, Ibrahim Gbolahan; Shah, Kalpit; Surapaneni, Aravind; Ball, Andrew S.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
El biochar derivado de biosólidos mejora la producción de biometano en la digestión anaeróbica del estiércol de pollo
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencia y tecnología de los recursos naturales
Palabras clave
Digestión anaerobia
Biochar
Estrés por amoníaco
Producción de metano
Estiércol de pollo
Metanogénesis.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
La digestión anaerobia ha atraído un gran interés para su uso en la gestión de residuos orgánicos y la producción de biometano. Sin embargo, este proceso enfrenta desafíos, como una alta concentración de nitrógeno amoniacal, que afecta el proceso de metanogénesis y, por lo tanto, la producción de metano. Este estudio investiga el uso de biochar derivado de biosólidos para mitigar el estrés por amoníaco y mejorar la producción de metano durante la digestión anaerobia del estiércol de pollo, utilizando tanto biochar virgen como biochar modificado con una solución de hidróxido de potasio (KOH). Se llevó a cabo una digestión anaerobia mesofílica por lotes (37 grados C) durante 18 días. Al compararlo con los controles solo de estiércol de pollo, se observó un aumento significativo en la formación de metano en los digestores enmendados con biochar y biochar modificado con KOH, produciendo 220 L kg de sólidos volátiles (SV) y 262 L kg de SV de metano, respectivamente, en comparación con 139 L kg de SV de los digestores de control. El uso de biochar y biochar modificado con KOH resultó en una reducción significativa de 8 días en la fase de retraso. La concentración total de nitrógeno amoniacal (TAN) se redujo en los digestores con biochar y biochar modificado con KOH en un 25% y un 35.5%, respectivamente. Los datos de la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (QPCR) revelaron que el número de copias del gen 16S rRNA era aproximadamente 50,000 y 41,000 veces mayor en los digestores de biochar y biochar modificado con KOH, respectivamente, en comparación con los digestores de control en el día 18. Los perfiles taxonómicos indicaron que los digestores BC y KOH-BC contenían una mezcla de vías metanogénicas, incluyendo acetoclástica, hidrogenotrófica y metilación. Esta mezcla de vías sugiere una comunidad arqueal más robusta y, por lo tanto, una metanogénesis más eficiente. Los resultados muestran que la adición de biochar de biosólidos mejora la digestión anaerobia, mitiga el estrés por amoníaco a los metanógenos y aumenta significativamente la producción de biogás.
Descripción
La digestión anaerobia ha atraído un gran interés para su uso en la gestión de residuos orgánicos y la producción de biometano. Sin embargo, este proceso enfrenta desafíos, como una alta concentración de nitrógeno amoniacal, que afecta el proceso de metanogénesis y, por lo tanto, la producción de metano. Este estudio investiga el uso de biochar derivado de biosólidos para mitigar el estrés por amoníaco y mejorar la producción de metano durante la digestión anaerobia del estiércol de pollo, utilizando tanto biochar virgen como biochar modificado con una solución de hidróxido de potasio (KOH). Se llevó a cabo una digestión anaerobia mesofílica por lotes (37 grados C) durante 18 días. Al compararlo con los controles solo de estiércol de pollo, se observó un aumento significativo en la formación de metano en los digestores enmendados con biochar y biochar modificado con KOH, produciendo 220 L kg de sólidos volátiles (SV) y 262 L kg de SV de metano, respectivamente, en comparación con 139 L kg de SV de los digestores de control. El uso de biochar y biochar modificado con KOH resultó en una reducción significativa de 8 días en la fase de retraso. La concentración total de nitrógeno amoniacal (TAN) se redujo en los digestores con biochar y biochar modificado con KOH en un 25% y un 35.5%, respectivamente. Los datos de la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (QPCR) revelaron que el número de copias del gen 16S rRNA era aproximadamente 50,000 y 41,000 veces mayor en los digestores de biochar y biochar modificado con KOH, respectivamente, en comparación con los digestores de control en el día 18. Los perfiles taxonómicos indicaron que los digestores BC y KOH-BC contenían una mezcla de vías metanogénicas, incluyendo acetoclástica, hidrogenotrófica y metilación. Esta mezcla de vías sugiere una comunidad arqueal más robusta y, por lo tanto, una metanogénesis más eficiente. Los resultados muestran que la adición de biochar de biosólidos mejora la digestión anaerobia, mitiga el estrés por amoníaco a los metanógenos y aumenta significativamente la producción de biogás.