Optimización de la producción de biometano a partir de residuos de cítricos: Un enfoque integrado de carbonización hidrotérmica y digestión anaerobia para el manejo sostenible de residuos
DOI:
https://doi.org/10.56845/rebs.v5i2.96Palabras clave:
producción de biometano, residuo de naranja, waste to energy, manejo sustentable de residuosResumen
Este estudio investiga el potencial de recuperación energética del bioaceite derivado de la carbonización hidrotérmica (CHT) de residuos de cítricos mediante digestión anaerobia (DA). El bioaceite, una mezcla compleja que contiene un 30-50% del carbono original de la biomasa, sirve como sustrato valioso para la DA. Aprovechando el pretratamiento CHT, la etapa de hidrólisis en la DA se hace más eficiente, facilitando tasas de degradación más rápidas. La digestión anaerobia del bioaceite se llevó a cabo en un reactor anaerobio híbrido de alta carga. El reactor se estabilizó utilizando la fracción líquida del tomate, seguida de la alimentación de bioaceite con una carga volumétrica aplicada de 5 g DQO/L-d en condiciones mesófilas. Es destacable que la remoción de la DQO superó el 90% cuando se utilizó la fracción de tomate y superó el 80% en la alimentación de bio-aceite. Además, la producción de metano se aproximó a los niveles teóricos, lo que pone en evidencia la eficacia de combinar las tecnologías de CHT y DA. El estudio demuestra que la integración de CHT y DA ofrece una alternativa prometedora para la utilización sustentable de residuos de la industria citrícola, mostrando altas eficiencias de remoción y producción de metano. Este enfoque se alinea con los principios de la economía circular, proporcionando una vía para la valorización eficiente de los residuos y la generación de energía renovable.
Citas
Adams, K. J., Stuart, B., & Kumar, S. (2021). Investigation of Anaerobic Digestion of the Aqueous Phase from Hydrothermal Carbonization of Mixed Municipal Solid Waste. Biomass, 1(1), 61-73. https://doi.org/10.3390/biomass1010005. DOI: https://doi.org/10.3390/biomass1010005
Al Ramahi, M., Keszthelyi-Szabó, G., & Beszédes, S. (2021). Coupling hydrothermal carbonization with anaerobic digestion: an evaluation based on energy recovery and hydrochar utilization. Biofuel Research Journal, 8(3), 1444-1453. http://dx.doi.org/10.18331/BRJ2021.8.3.4. DOI: https://doi.org/10.18331/BRJ2021.8.3.4
Al-Nuaimy, M. N. M., Azizi, N., Nural, Y., & Yabalak, E. (2023). Recent advances in environmental and agricultural applications of hydrochars: A review. Environmental Research, 117923. https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.117923. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.117923
Alvarado-Lassman, A., Rustrián, E., García-Alvarado, M. A., Rodríguez-Jiménez, G. C., & Houbron, E. (2008). Brewery wastewater treatment using anaerobic inverse fluidized bed reactors. Bioresource technology, 99(8), 3009-3015. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.06.022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.06.022
Aragón-Briceño, C. I., Grasham, O., Ross, A. B., Dupont, V., & Camargo-Valero, M. A. (2020). Hydrothermal carbonization of sewage digestate at wastewater treatment works: Influence of solid loading on characteristics of hydrochar, process water and plant energetics. Renewable energy, 157, 959-973. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.05.021 DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.05.021
Brown, A. E., Finnerty, G. L., Camargo-Valero, M. A., & Ross, A. B. (2020). Valorisation of macroalgae via the integration of hydrothermal carbonisation and anaerobic digestion. Bioresource Technology, 312, 123539. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123539. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123539
Buffière, P., Bergeon, J. P., & Moletta, R. (2000). The inverse turbulent bed: a novel bioreactor for anaerobic treatment. Water Research, 34(2), 673-677. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00166-9 DOI: https://doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00166-9
Erdogan, E., Atila, B., Mumme, J., Reza, M. T., Toptas, A., Elibol, M., & Yanik, J. (2015). Characterization of products from hydrothermal carbonization of orange pomace including anaerobic digestibility of process liquor. Bioresource technology, 196, 35-42. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.06.115. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.06.115
Ipiales, R. P., de La Rubia, M. A., Diaz, E., Mohedano, A. F., & Rodriguez, J. J. (2021). Integration of hydrothermal carbonization and anaerobic digestion for energy recovery of biomass waste: An overview. Energy & Fuels, 35(21), 17032-17050. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.1c01681 DOI: https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.1c01681
Islam, M. N., Jung, H. Y., & Park, J. H. (2015). Subcritical water treatment of explosive and heavy metals co-contaminated soil: Removal of the explosive, and immobilization and risk assessment of heavy metals. Journal of Environmental Management, 163, 262-269. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.08.007 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.08.007
Juárez-García, I. A., Snell-Castro, R., Méndez-Contreras, J. M., Vallejo-Cantú, N. A., Alvarado-Lassman, A., & Rosas-Mendoza, E. S. (2022). Performance of an anaerobic biofilm reactor through the application of different operational conditions. Renewable energy, biomass & sustainability, 4(1), 14-22. https://doi.org/10.56845/rebs.v4i1.71. DOI: https://doi.org/10.56845/rebs.v4i1.71
Li, Y., Xu, H., Zhao, Y., Yi, X., Chen, L., Jin, F., & Hua, D. (2023). The integrated production of hydrochar and methane from lignocellulosic fermentative residue coupling hydrothermal carbonization with anaerobic digestion. Chemosphere, 340, 139929. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.139929. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.139929
Lucian, M., Volpe, M., Merzari, F., Wüst, D., Kruse, A., Andreottola, G., & Fiori, L. (2020). Hydrothermal carbonization coupled with anaerobic digestion for the valorization of the organic fraction of municipal solid waste. Bioresource technology, 314, 123734. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123734. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123734
Marin-Batista, J. D., Villamil, J. A., Rodriguez, J. J., Mohedano, A. F., & De la Rubia, M. A. (2019). Valorization of microalgal biomass by hydrothermal carbonization and anaerobic digestion. Bioresource technology, 274, 395-402. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.11.103. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.11.103
Missaoui, A., Bostyn, S., Belandria, V., Cagnon, B., Sarh, B., & Gökalp, I. (2017). Hydrothermal carbonization of dried olive pomace: Energy potential and process performances. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 128, 281-290. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2017.09.022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2017.09.022
Rosas-Mendoza, E. S., Méndez-Contreras, J. M., Martínez-Sibaja, A., Vallejo-Cantú, N. A., & Alvarado-Lassman, A. (2018). Anaerobic digestion of citrus industry effluents using an Anaerobic Hybrid Reactor. Clean Technologies and Environmental Policy, 20, 1387-1397. https://doi.org/10.1007/s10098-017-1483-1. DOI: https://doi.org/10.1007/s10098-017-1483-1
Saba, A., Saha, P., & Reza, M. T. (2017). Co-Hydrothermal Carbonization of coal-biomass blend: Influence of temperature on solid fuel properties. Fuel processing technology, 167, 711-720. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.08.016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.08.016
SENER (2022). Balance Nacional de Energía 2022. Recuperado el 15 de noviembre de 2023, de Secretaría de Energía: https://base.energia.gob.mx/BNE/BalanceNacionalDeEnerg%C3%ADa2022.pdf
Sharma, K., Mahato, N., Cho, M. H., & Lee, Y. R. (2017). Converting citrus wastes into value-added products: Economic and environmently friendly approaches. Nutrition, 34, 29-46. https://doi.org/10.1016/j.nut.2016.09.006 DOI: https://doi.org/10.1016/j.nut.2016.09.006
Zaini, I. N., Novianti, S., Nurdiawati, A., Irhamna, A. R., Aziz, M., & Yoshikawa, K. (2017). Investigation of the physical characteristics of washed hydrochar pellets made from empty fruit bunch. Fuel Processing Technology, 160, 109-120. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.02.020 DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.02.020
Zhu, K., Liu, Q., Dang, C., Li, A., & Zhang, L. (2021). Valorization of hydrothermal carbonization products by anaerobic digestion: Inhibitor identification, biomethanization potential and process intensification. Bioresource Technology, 341, 125752. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125752. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125752
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2023 Norma Alejandra Vallejo-Cantú, Areli Galván-Hernández, Andrea Alvarado-Vallejo, Juan Manuel Méndez-Contreras, Erik Samuel Rosas-Mendoza, Ofelia Landeta-Escamilla

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Asociación Latinoamericana de Desarrollo Sustentable y Energías Renovables A. C.