13 noviembre 2011

Comprendiendo los procesos para la transformación de residuos animales en biogás (2ª PARTE)


Ver 1ª PARTE

Temperatura
Los metanógenos prosperan en dos rangos de temperaturas. Los metanógenos Termofílicos son de rápido crecimiento (tiempo de reproducción de 10 a 15 días), pero operan en una banda bastante estrecha de temperaturas centrada en 55 ºC. Los metanógenos mesofílicos tienen un crecimiento más lento (tiempo de reproducción de hasta 30 días), pero toleran un amplio rango de temperaturas. Los 35 ºC son óptimos para los metanógenos mesofílicos, pero pueden tolerar temperaturas mucho más bajas. Probado que tienen un SRT largo, los digestores que operan a 20 ºC no muestran sustanciales pérdidas en la producción de gas cuando se comparan con los que operan a 35 ºC.
Oxígeno

Los metanógenos son estrictamente anaerobios, lo cual significa que la menor cantidad de oxígeno es venenosa. Las bacterias que forman ácidos son más tolerantes al oxígeno. Así, si el oxígeno entra en un digestor anaeróbico, la concentración de metano caerá y la concentración de dióxido de carbono se incrementa en el biogás.
pH
pH es un indicador principal de la salud del reactor. Una serie compleja de buffers controlan el pH con un digestor anaeróbico, con ácido amónico orgánico y carbonato-bicarbonato siendo los buffers más importantes.  El rango de pH óptimo para la digestión anaeróbica es neutral a ligeramente básico (pH 6,6 a 7,6).
Arranque del digestor
Para asegurar que hay una población viva de metanos produciendo microbios en un digestor, materiales que contienen metanógenos son añadidos comúnmente. Cuando estos materiales vienen de una fuente externa, tal como lodos de una laguna de tratamiento de estiércol activo o biosólidos de una planta de tratamiento de aguas residuales, se llama arranque caliente. El arranque frío significa que el estiércol se añade a un digestor lleno de líquido hasta que comienza a formarse gas. Dependiendo del tipo de digestor, un arranque caliente puede tardar entre uno y seis meses en entrar on line. Si el arranque se hace en frío se tarda entre seis meses y un año en alcanzar su estado estacionario.
Sustancias inhibidoras comúnmente encontradas en el estiércol
Los elementos inhibidores a menudo pueden ser tóxicos. Sin embargo, la mayoría de los agentes inhibidores actualmente estimulan la actividad biológica. Los siguientes agentes químicos son los principales inhibidores del estiércol.
  • Antibióticos: Los antibióticos dados a los animales tienen el potencial de alterar las comunidades de microorganismos digiriendo estiércol de animales tratados. El efecto inhibidor de los antibióticos en la producción de gas se ha demostrado es mínimo si se mantiene un SRT alto y se da tiempo para que se aclimaten los microorganismos.
  • Desinfectantes: Los desinfectantes y agentes de limpieza pueden también causar un desequilibrio en el digestor; aunque no hay datos en la literatura. La dilución del agua de limpieza es la táctica más segura para manejar desinfectantes. Algunas dosis puede probarse tienen un efecto mínimo en el rendimiento si se mantiene SRT alto.
  • Amoniaco: El ión amonio (NH4+ y su equivalente gaseoso, amoniaco NH3) son subproductos de la digestión de proteínas y digestión de la urea. En pequeñas cantidades su presencia es beneficiosa. La toxicidad del amoniaco es altamente dependiente del pH. Usualmente, el amoniaco no es un problema en los digestores de estiércol, excepto para reactores que tratan materiales altamente nitrogenados tales como el estiércol de aves; y algunos digestores de estiércol de aves son capaces de tolerar niveles tan altos como 6000 mg/l si a los organismos se les da tiempo para aclimatarse.
  • Sulfato y sulfuro: Los sulfatos (SO4-) no son una sustancia inhibidora. Su presencia puede reducir la producción CH4 debido a que un grupo de bacterias llamadas reductores de sulfatos pueden desplazar los metanógenos hidrotróficos por  H2 disponible. La competición con reductores de sulfatos usualmente no reduce la producción de digestores maduros ya que hay bastante ácido acético alrededor de los metanógenos acetotróficos para producir gas. El producto final de la reducción del sulfato, el sulfuro (S-), puede ser bastante tóxico en la digestión anaeróbica. Como el amoniaco, la toxicidad de S- es dependiente del pH del digestor.
  • Sal: Cuanto mayor es el contenido en sal en un digestor, más difícil es para los organismos trabajar para transportar el agua hacia dentro y hacia fuera de las células. Los investigadores han mostrado que son principalmente cationes quienes inhiben la actividad microbial. 

Bibliografía: Processing Biomass Into Biogas. Extension.org
Palabras clave: Hydraulic retention time (HRT)
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