Estudio de aditivos para la optimización de procesos de digestión anaerobia

Resumen

Resumen. Lo que se ha pretendido alcanzar con este trabajo es el estudio de la mejora, tanto en la producción de biogás, como en el propio proceso de digestión anaeróbica de lodos de depuradoras (EDAR), bien con el aporte de aditivos como levadura y metanol o de residuos no peligrosos, permitiendo en este segundo caso, una buena gestión de los mismos, y en ambos, el aprovechamiento del biogás para producir electricidad en un sistema de cogeneración. En la fase bibliográfica, se ha hecho una revisión exhaustiva del estado del arte de la digestión anaerobia de lodos de depuradoras de aguas residuales y de su aplicación específica para la búsqueda de posibles aditivos para el crecimiento de las especies bacterianas Methanosarcinas, únicos metanógenos anaerobios conocidos e investigados capaces de producir metano usando las tres rutas metanogénicas posibles. La búsqueda de posibles residuos para añadir a los digestores anaerobios tiene un doble objetivo: la posible mejora del proceso de digestión anaerobia y una nueva vía de actividad para las EDAR ya que se podrían convertir en empresas gestoras de los mismos. En la parte experimental se han desarrollado dos líneas de trabajo: una a escala laboratorio con el uso de un equipo de Bioprocess Control, que opera con 15 birreactores de 0,5 litros, en régimen discontinuo, y otra a escala piloto utilizando dos digestores de 10 litros cada uno, operando en régimen semicontinuo. Dentro de cada parte, hay estudios de viabilidad técnico económica que permiten simular la planta y calcular el proceso para establecer si el precio de gestión de agua residual es más barato con el proceso habitual de digestión anaerobia en digestores sin aditivos o añadiéndole algún aditivo a los mismos. La fase experimental primera, operando en régimen discontinuo, consta de seis bloques de ensayos en los que se han usado alternativamente lodos de tres depuradoras y: levadura, metanol, deyecciones ganaderas, lixiviado, residuo de matadero, residuo industrial, como aditivos. En la fase experimental en régimen semicontinuo se han utilizado dos aditivos; constando de dos bloques de ensayos con lodos también de las tres depuradoras, y utilizado los dos aditivos que en ambos ensayos en discontinuo resultaron más favorables a nivel técnico y económico: levadura y residuo industrial. Las magnitudes medidas en cada uno de los seis bloques de ensayos en discontinuo han sido, respectivamente, el % de eliminación de sólidos volátiles, el potencial de biometanización (MLCH4/gSVaditivos) y el volumen de metano, referido a los sólidos volátiles presentes en la alimentación (MLCH4/gSValim). Asimismo, se muestran todas las curvas de biodegradabilidad de evolución del volumen acumulado de CH4 frente al tiempo en cada uno de los experimentos, los cuales han permitido detectar las zonas y los casos en que hay inhibición del proceso así como las situaciones con rendimiento económico positivo, según los resultados, en la simulación de la operación de una planta real, operando con cada uno de los lodos en dichas condiciones. Todos los aditivos y lodos, inicialmente, durante los ensayos, y al finalizar los mismos, han sido caracterizados con referencia a: sólidos totales, sólidos volátiles, pH, conductividad, DQO, nitrógeno total, ácidos grasos volátiles y alcalinidad, respectivamente. En la mayor parte de los bloques de ensayos (tanto en régimen discontinuo como semicontinuo) se ha podido comprobar qué aplicabilidad y rendimientos tendrían a escala real los aditivos usados, gracias a una simulación, que se realiza en un programa en Excel, donde se han usado los datos reales de las plantas y en la cual se introducen los resultados obtenidos en los procesos experimentales llevados a cabo.