Procesamiento de estiércoles ricos en sólidos y amoníaco en un proceso de digestión anaerobia de baja temperatura de dos etapas (líquido-sólido)
Autores: Mahato, Prativa; Goyette, Bernard; Rahaman, Md. Saifur; Rajagopal, Rajinikanth
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Procesamiento de estiércoles ricos en sólidos y amoníaco en un proceso de digestión anaerobia de baja temperatura de dos etapas (líquido-sólido)
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Ganado
Producción avícola
Digestión anaeróbica
Metano
Co-digestión
Sostenible.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Globalmente, la producción de ganado y aves de corral conduce a emisiones totales de 7.1 Gigatoneladas de CO-equiv por año, lo que representa el 14.5% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero antropogénicos. La digestión anaerobia (AD) es uno de los enfoques sostenibles para generar metano (CH) a partir de estiércol, pero el riesgo de inhibición de amoníaco en la AD de alto contenido sólido puede limitar el proceso. Nuestro objetivo fue desarrollar una biotecnología de AD de dos etapas (líquido-sólido), tratando mezclas de estiércol de pollo (CM) + vaca lechera (DM) a 20 grados Celsius utilizando un inóculo líquido adaptado que podría hacer la ganadería más sostenible. El efecto de las tasas de carga orgánica (OLR), la duración del ciclo y el modo de operación (especialmente la recirculación-percolación de inóculo líquido) se evaluó en un sistema de bucle cerrado de dos etapas. Después de la fase de adaptación del inóculo, se llevó a cabo la operación de AD en modo lote de dos etapas antes mencionada para la co-digestión de CM + DM (Sólidos Totales (TS): 48-51% y Nitrógeno Total de Kjeldahl (TKN): 13.5 g/L) con una OLR de 3.7-4.7 gVS/L.d. Se operaron dos ciclos de diferentes duraciones de ciclo (112 días y 78 días para los ciclos 1 y 2, respectivamente) con una relación de mezcla de CM:DM de 1:1 (/) en base a peso fresco. Se obtuvo un rendimiento específico de metano (SMY) de 0.35 +/- 0.11 L CHg/VS con una concentración de CH por encima del 60% para ambos ciclos y reducciones de Demanda Química de Oxígeno Soluble (CODs) y sólidos volátiles (VS) de hasta 85% y 60%, respectivamente. Para fines de comparación, se llevó a cabo una operación en modo lote similar para la mono-digestión de CM (TS: 65-73% y TKN: 21-23 g/L), lo que resultó en un SMY de 0.52 +/- 0.13 L CHg/VS. En términos de eficiencia hacia la producción de biogás rico en metano e inhibiciones de amoníaco, la co-digestión de CM + DM mostró metano de mejor calidad en comparación con la mono-digestión de CM y generó menos amoníaco libre. Un estudio adicional está en marcha para optimizar los parámetros operativos del proceso de co-digestión y superar las inhibiciones y la alta demanda energética, especialmente en países fríos.
Descripción
Globalmente, la producción de ganado y aves de corral conduce a emisiones totales de 7.1 Gigatoneladas de CO-equiv por año, lo que representa el 14.5% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero antropogénicos. La digestión anaerobia (AD) es uno de los enfoques sostenibles para generar metano (CH) a partir de estiércol, pero el riesgo de inhibición de amoníaco en la AD de alto contenido sólido puede limitar el proceso. Nuestro objetivo fue desarrollar una biotecnología de AD de dos etapas (líquido-sólido), tratando mezclas de estiércol de pollo (CM) + vaca lechera (DM) a 20 grados Celsius utilizando un inóculo líquido adaptado que podría hacer la ganadería más sostenible. El efecto de las tasas de carga orgánica (OLR), la duración del ciclo y el modo de operación (especialmente la recirculación-percolación de inóculo líquido) se evaluó en un sistema de bucle cerrado de dos etapas. Después de la fase de adaptación del inóculo, se llevó a cabo la operación de AD en modo lote de dos etapas antes mencionada para la co-digestión de CM + DM (Sólidos Totales (TS): 48-51% y Nitrógeno Total de Kjeldahl (TKN): 13.5 g/L) con una OLR de 3.7-4.7 gVS/L.d. Se operaron dos ciclos de diferentes duraciones de ciclo (112 días y 78 días para los ciclos 1 y 2, respectivamente) con una relación de mezcla de CM:DM de 1:1 (/) en base a peso fresco. Se obtuvo un rendimiento específico de metano (SMY) de 0.35 +/- 0.11 L CHg/VS con una concentración de CH por encima del 60% para ambos ciclos y reducciones de Demanda Química de Oxígeno Soluble (CODs) y sólidos volátiles (VS) de hasta 85% y 60%, respectivamente. Para fines de comparación, se llevó a cabo una operación en modo lote similar para la mono-digestión de CM (TS: 65-73% y TKN: 21-23 g/L), lo que resultó en un SMY de 0.52 +/- 0.13 L CHg/VS. En términos de eficiencia hacia la producción de biogás rico en metano e inhibiciones de amoníaco, la co-digestión de CM + DM mostró metano de mejor calidad en comparación con la mono-digestión de CM y generó menos amoníaco libre. Un estudio adicional está en marcha para optimizar los parámetros operativos del proceso de co-digestión y superar las inhibiciones y la alta demanda energética, especialmente en países fríos.