Optimización de la digestión anaerobia de purines de cerdo mediante codigestión con residuos orgánicos de la industria agroalimentaria
Loading...
Access the documents
Date
2001-07-27
Authors
Campos Pozuelo, Elena
Other authors
Flotats i Ripoll, Xavier
Universitat de Lleida. Departament de Medi Ambient i Ciències del Sòl
Impact
Export
Share
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Abstract
La digestió anaeròbia de purins de porc pot ser una bona opció per a la
valorització econòmica d'aquests residus. Una clara opció per a millorar la
producció de metà i, per tant, la viabilitat econòmica de les plantes de
digestió anaeròbia, consisteix en l'introducció, com cosubstrats, de residus
orgànics de l'indústria agroalimentaria. La introducció de cosubstrats en un
reactor pot comportar problemes de inhibició i sobrecàrrega orgànica i ser
capaç de preveure-els pot ser vital per al funcionament d'una planta de
tractament. Per aquest motiu els models capaços de predir el comportament
dinàmic dels reactors anaerobis son de gran interès. El pH és una variable
fonamental en els sistemes anaerobis, i el seu comportament dinàmic té
influència en multitud dels processos que ocòrren en un reactor anaerobi,
tant biològics com físico-químics. Per tant, un model dinàmic estructurat ha
de ser capaç de simular de manera dinàmica aquesta variable, essent aquesta
una assignatura pendent en els models que es troben a la bibliografia.
Es va construir un algorisme de simulació dinàmica del pH en sistemes
anaerobis, basat en l'equació del balanç de càrrega. Aquest algoritme pot ser
incorporat a un model dinàmic de simulació, tractant el pH com una variable
d'estat del sistema i no com un paràmetre a calcular en cada pas de la
integració. L'algorisme de càlcul de pH es va validar per sistemes aquosos
senzills, havent obtingut bons ajusts a dades experimentals. El algoritme de
càlcul de pH es va introduir a un model dinàmic, previ, de digestió anaeròbia
de substrats complexos. Es va incorporar, a més, la simulació dinàmica de les
variables de la fase gasosa. Aquest model general de digestió anaeròbia, què
utilitza paràmetres de la bibliografia, resulta una eina útil per preveure la
resposta del sistema a la introducció de cosubstrats, a estats de sobrecàrrega
o de introducció de components inhibidors.
Es van realitzar assaigs en discontinu de viabilitat de mescles de purí amb
residus de la elaboració de sucs de fruites (residu pera) i del refinat d'oli d'
oliva (terres decolorants d'oli d'oliva). L'experiment va ser desenvolupat en
els rangs termofílic i mesofilic (35º i 55º). En general, els resultats en
mesofilic van ser millors que en termofílic, donat que a 55ºC van patir una
important inhibició per amoni. En ambdós rangs de temperatura la
producció de metà en termes absolutes va millorar per l'addició de residu de
pera com cosubstrat. La màxima producció de metà va ser obtinguda amb la
codigestió de purí amb terres decolorants d'oli d'oliva (95% de purí i 5%
terres), en el rang mesofílic, què va ser 2,4 vegades la producció de purí sol,
disminuint en augmentar la proporció de terres decolorants. En contrast, en
el rang termofílic, la codigestió amb terres decolorants va donar lloc a
produccions de metà menors que el control.
Amb l'objectiu de confirmar els resultats obtinguts en discontinu per a les
mescles de purí i terres decolorants d'oli d'oliva, es van posar en marxa
Resumen x
quatre reactors anaerobis en règim semicontinu, de 5 litres de capacitat, dos
dels quals treballaven en el rang mesofílic (35ºC) i els altres dos en
termofílico (55ºC). En el rang mesofílic els reactors que es van alimentar
amb terres decolorants d'oli d'oliva van millorar àmpliament els resultats
obtinguts amb purí sol. A pesar de la millora en la producció de gas, es va
observar acumulació d'àcids grassos volàtils, indicant la inhibició parcial del
sistema. En el rang termofílic, els resultats van ser, en tots els casos, pitjors
que en mesofílic, amb una forta acumulació d'àcids grassos volàtils,
especialment d'àcid acétic, mostrant que el sistema estava fortament inhibit
per les altes concentracions d'amoni i d'àcids grassos de cadena llarga.
La codigestió apareix com una opció interessant per a incrementar les
produccions de gas a partir de purins, possibilitant el tractament d'alguns
residus industrials, però s'ha d'estudiar prèviament les condicions òptimes de
mescla.
valorització econòmica d'aquests residus. Una clara opció per a millorar la
producció de metà i, per tant, la viabilitat econòmica de les plantes de
digestió anaeròbia, consisteix en l'introducció, com cosubstrats, de residus
orgànics de l'indústria agroalimentaria. La introducció de cosubstrats en un
reactor pot comportar problemes de inhibició i sobrecàrrega orgànica i ser
capaç de preveure-els pot ser vital per al funcionament d'una planta de
tractament. Per aquest motiu els models capaços de predir el comportament
dinàmic dels reactors anaerobis son de gran interès. El pH és una variable
fonamental en els sistemes anaerobis, i el seu comportament dinàmic té
influència en multitud dels processos que ocòrren en un reactor anaerobi,
tant biològics com físico-químics. Per tant, un model dinàmic estructurat ha
de ser capaç de simular de manera dinàmica aquesta variable, essent aquesta
una assignatura pendent en els models que es troben a la bibliografia.
Es va construir un algorisme de simulació dinàmica del pH en sistemes
anaerobis, basat en l'equació del balanç de càrrega. Aquest algoritme pot ser
incorporat a un model dinàmic de simulació, tractant el pH com una variable
d'estat del sistema i no com un paràmetre a calcular en cada pas de la
integració. L'algorisme de càlcul de pH es va validar per sistemes aquosos
senzills, havent obtingut bons ajusts a dades experimentals. El algoritme de
càlcul de pH es va introduir a un model dinàmic, previ, de digestió anaeròbia
de substrats complexos. Es va incorporar, a més, la simulació dinàmica de les
variables de la fase gasosa. Aquest model general de digestió anaeròbia, què
utilitza paràmetres de la bibliografia, resulta una eina útil per preveure la
resposta del sistema a la introducció de cosubstrats, a estats de sobrecàrrega
o de introducció de components inhibidors.
Es van realitzar assaigs en discontinu de viabilitat de mescles de purí amb
residus de la elaboració de sucs de fruites (residu pera) i del refinat d'oli d'
oliva (terres decolorants d'oli d'oliva). L'experiment va ser desenvolupat en
els rangs termofílic i mesofilic (35º i 55º). En general, els resultats en
mesofilic van ser millors que en termofílic, donat que a 55ºC van patir una
important inhibició per amoni. En ambdós rangs de temperatura la
producció de metà en termes absolutes va millorar per l'addició de residu de
pera com cosubstrat. La màxima producció de metà va ser obtinguda amb la
codigestió de purí amb terres decolorants d'oli d'oliva (95% de purí i 5%
terres), en el rang mesofílic, què va ser 2,4 vegades la producció de purí sol,
disminuint en augmentar la proporció de terres decolorants. En contrast, en
el rang termofílic, la codigestió amb terres decolorants va donar lloc a
produccions de metà menors que el control.
Amb l'objectiu de confirmar els resultats obtinguts en discontinu per a les
mescles de purí i terres decolorants d'oli d'oliva, es van posar en marxa
Resumen x
quatre reactors anaerobis en règim semicontinu, de 5 litres de capacitat, dos
dels quals treballaven en el rang mesofílic (35ºC) i els altres dos en
termofílico (55ºC). En el rang mesofílic els reactors que es van alimentar
amb terres decolorants d'oli d'oliva van millorar àmpliament els resultats
obtinguts amb purí sol. A pesar de la millora en la producció de gas, es va
observar acumulació d'àcids grassos volàtils, indicant la inhibició parcial del
sistema. En el rang termofílic, els resultats van ser, en tots els casos, pitjors
que en mesofílic, amb una forta acumulació d'àcids grassos volàtils,
especialment d'àcid acétic, mostrant que el sistema estava fortament inhibit
per les altes concentracions d'amoni i d'àcids grassos de cadena llarga.
La codigestió apareix com una opció interessant per a incrementar les
produccions de gas a partir de purins, possibilitant el tractament d'alguns
residus industrials, però s'ha d'estudiar prèviament les condicions òptimes de
mescla.