Proceso integral para la digestión anaerobia del bagazo de fique

El bagazo de fique es vertido al suelo ocasionando un problema ambiental. La caracterización fisicoquímica de esta biomasa residual mostró que contenía 41,81% de celulosa, 22,17% hemicelulosa, 15,56% lignina, una relación carbono/nitrógeno (C/N) de 26, y otros compuestos orgánicos que lo hacen un su...

Full description

Autores:
Castro Molano, Liliana Del Pilar
Tipo de recurso:
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Fecha de publicación:
2012
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
Repositorio UIS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/26374
Acceso en línea:
https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/26374
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Palabra clave:
Bagazo de fique
Residuo lignocelulósico
Digestión anaerobia
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Rights
License
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description El bagazo de fique es vertido al suelo ocasionando un problema ambiental. La caracterización fisicoquímica de esta biomasa residual mostró que contenía 41,81% de celulosa, 22,17% hemicelulosa, 15,56% lignina, una relación carbono/nitrógeno (C/N) de 26, y otros compuestos orgánicos que lo hacen un sustrato atractivo para procesos de digestión anaerobia. Este bioproceso se limita debido a la presencia de lignina y saponina en la estructura del bagazo. La investigación se centró en la identificación de un consorcio microbiano con alta actividad hidrolítica y metanogénica; el estudio del efecto de la lignina y de la saponina en la producción de biogás; el desarrollo de la producción de metano con las mejores condiciones de operación y un modelo cinético que describa el proceso de metanización. Lo anterior contempla el análisis de corrientes de entrada (sustrato e inóculo) y de salida (biogás y lodo efluente). Como resultados, se identificó que la mezcla de líquido ruminal y lodo estiércol de cerdo degrada el bagazo de fique. Se demostró que las saponinas esteroidales a bajas concentraciones estimulan la actividad hidrolítica y metanogénica del inóculo seleccionado. La máxima producción de metano (0.30 m3 CH4/kg SV adicionado) se obtuvo cuando el proceso se llevó a cabo con una relación inóculo sustrato de 1.3 en rango mesófilo. Durante la operación en continuo se alcanzó una conversión a metano de 1.30 l biogás/l reactordía a temperatura ambiente (21°C). En cuanto a la alteración de la estructura lignocelulósica, el pre-tratamiento hidrotérmico mejoró la producción de metano en un 30% comparado con el bagazo sin tratar. Finalmente, la implementación del modelo ADM permitió describir paso a paso la etapa de desintegración del bagazo de fique.
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Este bioproceso se limita debido a la presencia de lignina y saponina en la estructura del bagazo. La investigación se centró en la identificación de un consorcio microbiano con alta actividad hidrolítica y metanogénica; el estudio del efecto de la lignina y de la saponina en la producción de biogás; el desarrollo de la producción de metano con las mejores condiciones de operación y un modelo cinético que describa el proceso de metanización. Lo anterior contempla el análisis de corrientes de entrada (sustrato e inóculo) y de salida (biogás y lodo efluente). Como resultados, se identificó que la mezcla de líquido ruminal y lodo estiércol de cerdo degrada el bagazo de fique. Se demostró que las saponinas esteroidales a bajas concentraciones estimulan la actividad hidrolítica y metanogénica del inóculo seleccionado. La máxima producción de metano (0.30 m3 CH4/kg SV adicionado) se obtuvo cuando el proceso se llevó a cabo con una relación inóculo sustrato de 1.3 en rango mesófilo. Durante la operación en continuo se alcanzó una conversión a metano de 1.30 l biogás/l reactordía a temperatura ambiente (21°C). En cuanto a la alteración de la estructura lignocelulósica, el pre-tratamiento hidrotérmico mejoró la producción de metano en un 30% comparado con el bagazo sin tratar. Finalmente, la implementación del modelo ADM permitió describir paso a paso la etapa de desintegración del bagazo de fique.DoctoradoDoctor en Ingeniería QuímicaFique´s bagasse is disposed into soil causing pollution. Physico-chemical characterization of this residual biomass cotains cellulose: 41,81%, hemicellulose: 22,17%, lignin: 15,56%, ratio carbon/nitrogen (C/N): 26 and other organic compounds suitable for anaerobic digestion. The bioprocess in mention is limited by high lignin content and saponins concentration in the substrate. The aim of this research was to identify a microbial consortium with high hydrolitic and methanogenic activity; study of lignin and saponins effect on biogas production; enhancement of operational conditions on anaerobic digestion from fique´s bagasse; development of kinetic model to describe the metanization process. It contains the analysis of in (substrate and inoculum) and out (biogás and effluent) streams of the process. It was identify a mixture of ruminal liquid and pig manure sludge capable for fique´s baggasse degradation. It was shown that low concentrations of steroidals saponins increase hidrolytic and methanogenic activity of the inoculum. The highest methane production (0.30 m3 CH4/kg SV add) was obtained with an inoculum-substrate ratio of 1.3 at the mesophilic range. In continuous operation mode, it was achieved 1.30 l biogas/l reactorday at (21°C). Respect to lignocellulosic structure changes, hydrotermic pre-treatment improves methane yields in 30% in comparison with untreated bagasse. Finally, ADM model describes step to step fique´s bagasse disintegration.application/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de Ingenierías FisicoquímicasDoctorado en Ingeniería QuímicaEscuela de Ingeniería QuímicaBagazo de fiqueResiduo lignocelulósicoDigestión anaerobiaLíquido ruminalLodo estiércol de cerdo.Fique`s bagasseLignocellulosic wasteAnaerobic digestionRuminal liquidPig manure sludge.Proceso integral para la digestión anaerobia del bagazo de fiqueIntegral process for anaerobic digestion from fique`s bagasseTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctoradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceORIGINALCarta de autorización.pdfapplication/pdf198258https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/335e359b-e4a2-4a7b-a4bd-b3e86229a5eb/download08bea49d1fe638065e59ff3eb4e236ceMD51Documento.pdfapplication/pdf31481359https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/1c2d1ada-a3ce-4aa2-a6a5-4e9f9ec01154/download8c755ba6e8b8425322e1776760b999d2MD52Nota de proyecto.pdfapplication/pdf155962https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/91fda318-8be2-4d66-9bd4-5d34f9123c5b/downloadacd1cfcf0fd69896d5f0321f0be02468MD5320.500.14071/26374oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/263742024-03-03 14:25:27.656http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/open.accesshttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.co