Evaluación de la obtención de energía y subproductos a partir de un esquema básico de biorefinería centrado en co-digestión anaerobia (2019)
En Colombia se generan impactos ambientales a raíz de las diferentes actividades realizadas en el sector agropecuario. La cantidad de materia orgánica presente en los residuos plantea una afectación importante a cuerpos de agua y suelos por un manejo inadecuado. Esta biomasa, agrícola y pecuaria, posee un potencial energético que puede recuperarse en diferentes tipos: eléctrica, líquida, gaseosa o calorífica. En adición, la producción de energía bajo un proceso biológico, como la digestión anaerobia, tiene como beneficio paralelo un tratamiento de dicha biomasa residual. Además, el esquema de biorrefinería favorece la recuperación de subproductos que aportan valor agregado a la biomasa tratada y a este tipo de esquemas. En el presente estudio se evaluó el aprovechamiento de tres residuos orgánicos procedentes del cultivo de café (mucílago de café), cultivo de cacao (mucílago de cacao) y granjas porcícolas (estiércol de cerdo). La evaluación se enfocó en la obtención de metano a través de co-digestión anaerobia y la cuantificación de subproductos en el efluente. Adicionalmente, la co-digestión favorece la sinergia de los sustratos para obtener la mayor cantidad de biogás. Por lo tanto, se trabajó con una mezcla de residuos previamente definida a través de ensayos preliminares. El estudio se desarrolló en una planta piloto con reactores en régimen semicontinuo, en donde se evaluaron tres concentraciones de sustratos (8 g/l, 16 g/l y 32 g/l). Los reactores tuvieron un seguimiento de la cantidad y composición de biogás, y parámetros fisicoquímicos como el pH, alcalinidad, ácidos grasos volátiles, potencial de óxido reducción, demanda química de oxígeno, metales, metabolitos, nitrógeno amoniacal y fósforo. En todos los casos la base de los sustratos fue el estiércol, lo cual proporcionó un pH estable variando entre 6.3 y 7.5, debido a la capacidad buffer que este sustrato tiene. Por otro lado, la tasa máxima de producción de biogás fue de 486,6 ml CH4/gCOD bajo la concentración de 8g/l con relación S/X de 0,5. En este caso, la composición promedio del biogás fue del 56,2% de metano, lo cual equivale a un poder calorífico del 13,782MJ/m3. En cuanto a los metabolitos se identificó de ácido acético, propiónico, láctico y furfural que suele ser utilizado a nivel industrial. Mientras que el contenido de nutrientes fue de 992 mg/l de nitrógeno y 270 mg/l de fósforo, los cuales se pueden recuperar a través de procesos como a la obtención de estruvita. Estas corrientes de aprovechamiento dan viabilidad a estos sistemas para aplicaciones rurales. De esta manera, existen alternativas para consolidar otro tipo de dinámicas productivas a partir de biomasa residual.