Producción de biogás por digestión anaeróbica a partir de vinaza y estiércol vacuno a escala laboratorio.

Abstract

Con el objetivo de aprovechar la vinaza como sustrato y estiércol vacuno como inóculo, para la producción de biogás a partir de digestión anaeróbica, se armó un sistema de digestión anaeróbica con recolección y purificación de desplazamiento de Hidróxido de Sodio al 10%, en condiciones ambientales. Se instalaron 13 reactores para realizar la evaluación técnica y económica del proceso, empleando 3 relaciones de inóculo-sustrato en cuadruplicado: 50:50, 50:25 y 50:75 m/v. Para esto, se analizaron las propiedades fisicoquímicas de la vinaza, para lo que se obtuvo un pH de 4.01 ± 0.00020, una densidad de 1.19 ± 0.022 g/mL, una humedad de 61.9% ± 0.0020, una cantidad de sólidos volátiles (SV), fijos (SF) y totales (ST) del sustrato de 0.322±0.02 ppm, 0.139±0.01 ppm y 0.461±0.03 ppm, respectivamente, a una temperatura de 19.7°C. Todos los valores de caracterización del sustrato se encuentran dentro del rango esperado. Después de añadir la vinaza en las debidas relaciones, se midió la cantidad de hidróxido de sodio desplazado cada 24 horas, hasta observar la disminución de producción de biogás. Después de 6 semanas de digestión (1104 horas), se obtuvo una producción promedio de 1202.34 ± 10 mL de biogás en la relación 50:50 m/v, 856.85 ± 10 mL en la relación 50:25 m/v y 748.34 ± 10 mL en la relación 50:75 m/v. Se observó una producción acelerada con una tendencia creciente, siendo la relación 50:50 la que mostró una mayor producción. Según el análisis ANOVA de un factor, la relación no influye significativamente en la producción de biogás promedio. Para el análisis técnico, se determinó que la eficiencia de digestión promedio de cada relación: 91.14±0.0699% para la relación 50:50 m/v, 97.24±0.0002% para la relación 50:25 m/v y 94.42±0.0001% para la relación 50:75 m/v. Según el análisis ANOVA de un factor, la relación sí influye significativamente en la eficiencia de digestión promedio. Por lo tanto, la relación mayor rendimiento promedio es la de 50:25 m/v debido a la cantidad limitada de sustrato. Además, se midió la calidad del biogás en cada relación y la que presentó mayor calidad fue la de 50:50 m/v. Para el análisis económico, se obtuvo que la relación costo-beneficio de los reactores empleados es de 0.25 para la relación 50:50, 0.18 para la relación 50:25 y 0.16 para la relación 50:75. Al ser una relación menor a 1, se determinó que el índice de rendimiento por unidad invertida es bajo, por lo que se recomienda tomar en cuenta los beneficios ambientales y económicos dentro de la industria. A pesar de que la relación C/B es menor a 1, se concluye que la relación recomendable para maximizar la producción de biogás es la de 50:50 m/v; y la relación recomendable para reducir costos y aumentar la eficiencia de digestión es la de 50:75 m/v, bajo las condiciones de operación dadas. (A)