Utilización de ultrasonido y carbonización hidrotermal como pretratamientos para mejorar la producción de biogás a partir del bagazo de agave y sargazo

Abstract

EL trabajo se centra en la obtención de biogás a partir de bagazo de agave pretratado con carbonización hidrotermal y el sargazo pretratado con ultrasonido. Las condiciones de operación para el tratamiento de carbonización hidrotermal fueron 220 °C, 120 minutos y 0 bar, en lo referente a la presión suministrada; para el ultrasonido se utilizó una frecuencia de 20 kHz y 100% de amplitud durante 30 minutos. Del tratamiento de carbonización hidrotermal se obtuvieron tres fases, la fase gaseosa, mayormente compuesta por CO2, se dejó escapar al ambiente durante la etapa de enfriamiento; las fracciones líquida y sólida fueron separadas mediante centrifugación. Previo al tratamiento de ultrasonido se hizo una mezcla de sargazo y agua con una concentración de 10% de sólidos totales. Para la digestión anaerobia se utilizó el hidrolizado de la carbonización hidrotermal y la mezcla resultante del tratamiento de ultrasonido, la cual estaba compuesta por líquido y sólido. Para conocer el potencial de producción de biogás se realizó una prueba de potencial bioquímico de metano, las relaciones utilizadas entre sustrato e inóculo fueron variables, se utilizó la relación 1:2 para las muestras de sargazo y las relaciones 1:3, 1:4, 1:6 y 1:8 para los hidrolizados del bagazo de agave. Para adaptar a los microorganismos responsables de la digestión anaerobia a una alimentación con presencia de inhibidores, como lo es el hidrolizado de la carbonización hidrotermal, se utilizó un digestor anaerobio con alimentación en continuo para variar las concentraciones de hidrolizado de carbonización hidrotermal que eran suministradas. La caracterización de los sustratos se hizo con base en el pH, sólidos totales y sólidos volátiles, demanda química de oxígeno, azúcares totales y ácidos grasos volátiles, mientras que para la determinación de la composición del biogás se utilizó un espectrofotómetro de infrarrojo. Los resultados arrojan que la mayor remoción de materia orgánica en la prueba de potencial bioquímico de metano la tuvo el bagazo de agave pretratado con carbonización hidrotermal, 96.3 ± 0.5%, mientras que para el sargazo pretratado con ultrasonido tuvo una remoción de materia orgánica de 77.2 ± 0.7%; con producciones de biogás de 471 ± 19 ml por gramo de materia digerible para el bagazo de agave pretratado con HTC y de 283 ± 15 ml de biogás por gramo de materia digerible para el sargazo pretratado con ultrasonido. Además, se concluyó que es posible adaptar al consorcio microbiano responsable de la digestión anaerobia a diferentes inhibidores, pero se requiere una codigestión inicial ideal para lograrlo, esto queda claro al poder agregar hasta un 58% (v/v) del hidrolizado de la carbonización hidrotermal a la mezcla de la alimentación de un digestor anaerobio con alimentación en continuo sin que este se vea inhibido