Mejoramiento de la biometanización psicrofílica de lactosuero mediante el uso de biochar como soporte orgánico
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Date
2024-11-13
Authors
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
Esta investigación abordó los desafíos de la digestión anaerobia (DA) en condiciones psicrófilas (15 °C - 25 °C), explorando la eficacia del biochar de madera de pino como material de soporte para mejorar la producción de metano y la eficiencia metabólica. Los hallazgos indican que el biochar en una concentración <10 g/L (óptima de 30g/L y tamaño de partícula de 0.575mm) aumenta el potencial de biometano a 0.39 m³ CH₄/kg VS_agregado, alcanzando el 70% de los rendimientos mesofílicos. El rol del biochar en promover el metabolismo psicrófilo se evidenció al mejorar la actividad acetoclástica, logrando una mejor conversión de ácido acético en metano y un incremento sustancial en las poblaciones de arqueas, lo que sugiere una comunidad metanogénica fortalecida. En procesos anaeróbicos continuos, la adición de biochar mitigó los riesgos de inhibición asociados a los ácidos grasos volátiles (AGV) y fluctuaciones de pH, manteniendo la estabilidad operacional durante más de 170 días y demostrando mayor resistencia a sobrecargas orgánicas. La presencia de biochar llevó a eficiencias en las actividades hidrolítica y metanogénica del 74.09±14.44% y 78.74 ± 11.30%, respectivamente, para tasas de carga orgánica de 1.0 kg DQO/m³d, con mejoras significativas incluso bajo cargas mayores. La implementación de biochar en un biodigestor doméstico de 8 m³ mostró mejoras sustanciales en el consumo de AGV, alcalinidad y producción de metano, con remociones de AGV de hasta 91.86%±2.32% e incrementos en la producción específica de biogás y metano de 21.2% y 29.7%, respectivamente. Los beneficios ambientales también fueron notables, incluyendo una reducción del 85% en impactos al cambio climático y una disminución del 93.7% en el consumo de recursos fósiles. Este estudio destaca el potencial del biochar para mejorar significativamente los procesos de AD en climas fríos, ofreciendo una solución prometedora para la gestión de residuos, la recuperación de energía y el desarrollo rural sostenible.
Description
Keywords
Biopelícula, Potencial bioquímico de metano, Co-digestión anaeróbica, Comunidades microbianas, Viabilidad económica, Análisis de ciclo de vida