Balances de masa y análisis energético de un proceso de digestión anaerobia desarrollado en un reactor UASB para la generación de biogás a partir de porcinaza (2021)
RESUMEN : La digestión anaerobia (DA) es un proceso biológico que se desarrolla por consorcios de microorganismos (hidrolíticos, acidogénicos, acetogénicos y metanogénicos), dando como producto principal biogás, una mezcla gaseosa conformada mayoritariamente por metano y dióxido de carbono. A pesar de que la tecnología fue desarrollada hace más de treinta años, es difícil encontrar modelos que estimen la producción de biogás al utilizar un sustrato con características específicas. Por tal motivo, se realizó una caracterización de las corrientes de entrada y salida del proceso de DA, que se desarrolló en un reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) alimentado con porcinaza, con una carga orgánica de 1.27% de sólidos volátiles en la alimentación, tiempo de retención hidráulica de 20 días, volumen de reacción de 24 L y flujo de alimentación de 1.2 L/día. Se cuantificó lípidos, almidón, proteína, humedad, entre otras sustancias de interés. Con base en lo anterior, se propuso un sistema de 9 reacciones químicas a partir de las cuales se desarrolló un modelo de balances de masa que permitiera estimar la producción de biogás, adicionalmente se desarrolló un análisis energético para definir la viabilidad del proceso. Los resultados muestran que el biogás producido en laboratorio tiene una composición volumétrica de metano y dióxido de carbono de 64.96% y 30.04%, respectivamente, encontrándose dentro de los rangos definidos teóricamente. Así mismo, el modelo propuesto a partir de las variables de estudio predice en un 72.72% la producción de biogás especifica (Lbiogás/g SV) respecto a los resultados experimentales. En cuanto al análisis energético se encontró que el proceso es viable para la generación de energía a partir de biogás al obtener un rendimiento energético neto de 65934 kJ. Desarrollar modelos a partir de balances de masa permiten predecir el consumo de reactivos y la generación de productos de manera práctica. Adicionalmente el desarrollo de análisis energético da una visión del potencial que tiene un sustrato en específico al ser sometido a DA, lo que hace de esta herramienta una base para el análisis económico de los procesos.