10_Ficha_106_Resumen CONIA

UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA
“JOSÉ SIMEÓN CAÑAS”
“EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
UTILIZANDO LACTOSUERO COMO SUSTRATO PURO EN DISTINTOS
TIPOS DE REACTORES ANAEROBIOS A ESCALA LABORATORIO Y
VALORACIÓN DE LA VIABILIDAD DE SU CO-DIGESTIÓN”
TRABAJO DE GRADUACIÓN PREPARADO PARA LA
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
PARA OPTAR AL GRADO DE
INGENIERO QUÍMICO
POR:
JUAN PABLO CHICAS ORELLANA
DORIS IVETH HERNÁNDEZ AVELAR
OCTUBRE 2014
ANTIGUO CUSCATLÁN, EL SALVADOR, C.A
RESUMEN
De acuerdo a datos del Consejo Nacional de Energía (2014), se pronostica en El Salvador
un déficit energético para el año 2017, por lo que la necesidad de diversificar la matriz
energética actual se vuelve un problema de carácter imperante. En el país, el 55% de la
matriz energética comprende el uso de energías renovables, sin embargo, no se ha
explotado el potencial energético de la biomasa.
La biomasa de tipo secundaria, residuos de las industrias agroalimentarias y forestales
(Castells, 2012, pág. 118), tiene una gran importancia ya que puede ser un instrumento
factible para aumentar la competitividad de las empresas al aprovechar el contenido
energético de dichos residuos para la generación de biogás. Los residuos líquidos poseen
un alto potencial de producción de biogás, debido al alto volumen generado anualmente y
las altas cargas orgánicas que éstos poseen. Esta investigación se enfoca en el potencial
del lactosuero como matriz para la generación de biogás.
El lactosuero posee un alto contenido de carga orgánica, con valores de DBO y DQO de
aproximadamente 50,000 mg O2/L de y 70,000 mg O2/L respectivamente, generando un
gran impacto ambiental actualmente en el país, ya que generalmente éste es descargado
directamente en cuerpos receptores de agua.
El contenido de sólidos totales y volátiles del lactosuero lo califican como un sustrato
idóneo para un proceso de digestión anaerobia. En este investigación se estimó que en El
Salvador se pueden producir 8,383,226 m3 anuales de metano a partir del volumen total
anual de lactosuero generado por productores industriales y artesanales.
Se evaluó el potencial de producción de metano del lactosuero como sustrato puro y en
co-digestión con estiércol bovino. Dicho estudio se llevó a cabo empleando mini-reactores
para las pruebas de co-digestion. Además se construyeron dos reactores a escala
laboratorio: un biodigestor semicontinuo y un reactor continuo empacado de flujo
ascendente, conocido como UAPB (Upflow Packed Bed).
En investigaciones realizadas a nivel internacional generalmente sólo se estudia el
lactosuero del tipo dulce. El lactosuero empleado en esta investigación era del tipo ácido,
obteniéndose resultados positivos a pesar de no ser un sustrato con las características de
pH recomendadas. Los ensayos de co-digestión (BMP) con estiércol bovino se realizaron
con el fin de determinar la mezcla que presentara los mejores resultados de producción d
biogás.
Al cabo de 15 días de monitoreo se observaron mayores producciones de metano en el
ensayo con lactosuero puro con pH ajustado, es decir que ninguna mezcla de co-digestión
pudo superar su rendimiento. No obstante, al finalizar los 50 días, el mayor volumen de
metano producido fue generado con la mezcla que contenía el 30% de sólidos volátiles
aportados por el lactosuero, obteniéndose una producción máxima de metano de 158.5
LCH4/kgSV. Este valor difiere con la producción promedio teórica obtenida con lactosuero de
tipo dulce, lo cual es atribuido a la alta concentración de ácido láctico presente en el
sustrato utilizado. A pesar de ello, dicho valor de producción es aceptable para generar
biogás a nivel industrial.
Los reactores semicontinuos y UAPB fueron sometidos bajo dos metodologías 2, con el fin
de encontrar las mejores condiciones de operación. Mediante la metodología 2 se
obtuvieron los mejores resultados en ambos reactores.
Al operar el reactor UAPB bajo la metodología 2, se pudo mantener las condiciones de pH,
temperatura y oxígeno disuelto en los rangos recomendables, pero se obtuvieron
producciones bajas de biogás debido a que se empleó un tiempo de retención hidráulica
de 8.33 horas, mediante el cual no fue posible llevar a cabo todas las etapas del proceso
de biodigestión, por lo que se requería emplear valores mayores de tiempo de retención,
lo cual no se pudo realizar este estudio debido a limitaciones técnicas.
Al operar el reactor semicontinuo bajo la metodología 2, se generó un máximo de 189.3
LCH4/kgSV en un rango de temperatura mesofílica, lo que supera a los resultados de las
pruebas BMP y el reactor UAPB. Lo anterior es debido a que en este reactor se controló el
pH eficientemente, mediante la adición de cantidades periódicas de bicarbonato de sodio,
desacelerando de esta manera el proceso de glucólisis anaerobia de la lactosa.