Science and Technology Production
Thesis
Authorship
Date
11/02/2022
Summary
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SIGEVA
El biogás es una fuente de energía renovable que se obtiene cuando la materia orgánica se descompone produciendo una mezcla de gases de dióxido de carbono y metano (biogás). Estimaciones demuestran que la energía del biogás alcanzará entre el 15 y el 50 % del total de energía empleada para el año 2050 y de esta forma se espera desempeñe un papel fundamental en la satisfacción de la demanda energética mund...
El biogás es una fuente de energía renovable que se obtiene cuando la materia orgánica se descompone produciendo una mezcla de gases de dióxido de carbono y metano (biogás). Estimaciones demuestran que la energía del biogás alcanzará entre el 15 y el 50 % del total de energía empleada para el año 2050 y de esta forma se espera desempeñe un papel fundamental en la satisfacción de la demanda energética mundial. Por otro lado, en Argentina los establecimientos porcinos se concentran en las provincias de la zona núcleo agrícola del país, coincidiendo con la disponibilidad de granos, los centros de faena y consumo. El incremento en la producción porcina ha generado un aumento de efluentes y su gestión es prioritaria por aspectos ambientales y energéticos. Además, numerosas plantas de biogás se instalaron en el país, y una de las mayores dificultades observadas, es la variabilidad y disponibilidad de residuos orgánicos para el diseño de una alimentación homogénea en los biorreactores que permita obtener una calidad estable de biogás (55-65 % de metano) sin generar una inhibición del proceso. Entre los residuos orgánicos que se pueden emplear existen subproductos de diferentes actividades agroindustriales, cuya composición dificulta su incorporación al proceso de digestión anaeróbica, ya sea por su elevado contenido de proteínas, materia grasa, desbalance en su relación carbono nitrógeno (C/N). El objetivo de esta tesis fue evaluar sustratos no convencionales de agroindustrias y establecimientos agrícola-ganaderos de la región (purines de cerdo, subproductos de la faena de cerdos y cribado de maíz) para la producción de biogás de calidad, mediante procesos de digestión anaerobia, optimizando el diseño de mezclas, identificando los posibles inhibidores, las limitaciones del proceso y evaluando la adaptación de los microorganismos al proceso. Conjuntamente se analizó la aplicabilidad de los digestatos resultantes y se realizó un inventario de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) del proceso de codigestión de la planta de biogás bajo estudio de caso.La evaluación de los purines demostró la obtención de un biogás pobre, en cuanto a su calidad, con adecuada cantidad de macro y micronutrientes. Los ensayos de caracterización y potencial de biogás usando subproductos de faena como monosustrato, indicaron que la misma no es viable, por diferentes limitaciones, entre ellas una relación C/N desbalanceada, generándose intermediarios y su acumulación, causando la inhibición del proceso. Se demostró que la regulación en el contenido de solidos totales (ST) del sistema y un equilibrio de las relaciones C/N evita el estrés del sistema ante este desbalance, mejorando la degradación de la materia orgánica, los indicadores de estrés y la productividad del gas. El residuo de cribado de maíz evaluado, posee un elevado potencial energético, siendo un sustrato atractivo para las codigestiones, presentando una elevada densidad biomásica. Los ensayos a escala de laboratorio mostraron un mayor rendimiento de biogás cuando los subproductos de faena y el residuo de cribado de maíz se digieren juntos a una baja concentración de ST y con un ajuste gradual de la relación C/N. Los ensayos a escala piloto de las mezclas probadas a escala de laboratorio mostraron que la mezcla C/N 15 presentó los mayores rendimientos de biogás y metano. Además, se demostró con los ensayos por alimentaciones sucesivas que la fase lag se acorta y el rango de composición es menos variable, asignándole mayor calidad al biogás resultante sin llegar a producir inhibición. Los digestatos presentaron características adecuadas para su uso como enmienda nutricional y el cálculo de emisiones de GEI incorporando esta tecnología a la gestión de los subproductos, arrojó una reducción del 89,6 %, considerando los KgCO2eq/kWh de energía eléctrica producida a partir de biogás.
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Key Words
codigestion anaerobicabiogasACV biogasbioabono