CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN DEL POTENCIAL BIOQUÍMICO DEL METANO DE LA FRACCIÓN ORGÁNICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS GENERADOS EN TOLUCA, ESTADO DE MÉXICO

Abstract

La producción y el consumo de bienes y servicios generan inevitablemente algún tipo de residuos, los cuales representa un problema alarmante en aspectos ecológicos, sociales y económicos alrededor del mundo. En México la entidad federativa que genera la mayor cantidad de residuos urbanos es el Estado de México con 16,739 toneladas/día y el 50% son residuos orgánicos. La digestión anaerobia (DA) es un proceso que bajo condiciones controladas puede convertir la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU) en un biocombustible gaseoso compuesto de metano y dióxido de carbono, principalmente. Sin embargo, para tener una mayor eficiencia energética del biocombustible se busca que la concentración de metano sea mayor que la de dióxido de carbono. Para conocer la cantidad, calidad y generación de metano uno de los ensayos más importante es la determinación del potencial bioquímico de metano (PBM). Por lo que el objetivo de este trabajo fue determinar el PBM del proceso de DA usando los residuos orgánicos generados por familias del municipio de Toluca, Estado de México. El estudio se llevó a cabo en dos etapas: la primera consistió en realizar la caracterización fisicoquímica de la FORSU y la segunda en establecer el cultivo en lote del proceso de DA para determinar el PBM. La caracterización se llevó a cabo con una muestra de 52 familias que de forma habitual realizaban la separación de residuos orgánicos de los inorgánicos. Las muestras obtenidas fueron homogenizadas a través del método de cuarteo y se evaluó la demanda química de oxígeno soluble (DQOs), pH, sólidos totales, sólidos fijos, sólidos suspendidos volátiles, nitritos, nitratos, amonio, cloruros, alcalinidad y acidez total. Adicionalmente se determinó presencia de aniones metálicos. El proceso de DA y el ensayo del PBM se realizó en botellas serológicas de 120 ml con un volumen trabajo de 80 mL, las cuales se les adicionaron 40 mL de FORSU, 32 mL de agua de grifo y se ajustó el pH a 7 con 2 g/L de NaHCO3 , y posteriormente se inoculó con 8 ml de lodo anaerobio a una concentración de 2.5 g SSV/mL. Los resultados mostraron que la DQO s de los residuos fue de 29,783.6 ± 421.34 mg/L, un pH de 5.44 ± 0.54, sólidos volátiles de 3.81 ± 0.60 g y una concentración de N-NH4+ de 356.49 ± 6.12 mg/L. Con respecto a los iones metálicos su concentración fue menor a 1mg/L. Esta caracterización indicó que los residuos son aptos para ser utilizados como sustrato en la DA. En los estudios en lote, el proceso de la DA presentó un perfil exponencial de producción de biogás y metano en los primeros 15 días del cultivo. Sin embargo, se observó una disminución en el pH que afectó la etapa metanogénica a pesar de haber adicionado 2 g/L de NaHCO3 como amortiguador. Finalmente, la producción total de metano y biogás fueron de 280.10 ± 1.9 mL y 636.18 ± 4.5 mL respectivamente, con lo que se obtuvo un PBM de 73.51 ± 1.9 mL CH 4 /g SV después de 35 días de digestión anaeróbica con una fracción del 47.98% de metano con respecto al volumen total del biogás.