Desarrollo de la biopelícula durante el arranque de un reactor anaerobio híbrido

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Autores/as

  • Inés Adriana Juárez-García Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Orizaba
  • Raúl Snell-Castro CUCEI-Universidad de Guadalajara
  • Ofelia Landeta-Escamilla Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Orizaba
  • Norma Alejandra Vallejo-Cantú Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Orizaba
  • Alejandro Alvarado-Lassman Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Orizaba
  • Erik Samuel Rosas-Mendoza CONACYT-Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Orizaba

DOI:

https://doi.org/10.56845/terys.v1i1.193

Palabras clave:

residuos sólidos, reactor híbrido, biopelícula, soporte fluidizado

Resumen

Actualmente, los reactores de biopelícula ofrecen una mejor eficiencia en el proceso de producción de biogás, en comparación con los reactores de lodo granular, debido a que poseen una mayor área de contacto entre el sustrato y la biomasa. Por lo tanto, analizar el desarrollo de la biopelícula adherida al medio de soporte se posiciona como un caso de interés y ofrece un panorama general del bioproceso que permite tratar efluentes con alta carga orgánica, como lo es la fracción líquida obtenida de la parte orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos. En este contexto, la presente investigación tiene como objetivo evaluar el desarrollo de biopelícula en un reactor anaerobio híbrido usando como sustrato la fracción líquida de residuos sólidos orgánicos. Para el crecimiento de la biopelícula se utilizó un Reactor Anaerobio Híbrido (RAH), se utilizaron 1.5 L de ExtendosphereTM colonizado (36.36 g de Biomasa) como inóculo, con volumen útil del RAH de 2.5 L, operado a temperatura de 35±2°C y pH de 6.8-7.2. Se caracterizó el sustrato por medición de pH, ST, SV, DQOT y DQOS. El monitoreo del RAH se realizó bajo los mismos parámetros que la caracterización del sustrato, además se determinaron alcalinidad y rendimiento de metano. Se realizó el análisis físico de la biopelícula por Materia Volátil Adherida y análisis de micrografías del soporte colonizado. Como resultados del arranque del RAH con 49 días de operación, el crecimiento de la biopelícula fue de 57.03, 41.15 y 54.30% para las secciones superior, media e inferior del soporte en el lecho fluidizado inverso, lo que se puso de manifiesto que la remoción de DQOT fuera 49% y se produjeran alrededor de 5.2 L de biogás con un rendimiento de 0.22 L CH4/gDQO. No se alcanzaron mayores remociones ya que el bioproceso aún no alcanza la estabilidad de acuerdo con la remoción de DQO, el rendimiento de metano y el factor de alcalinidad igual a 0.51. Como trabajo a futuro, se continúa operando el RAH, hasta alcanzar su estabilidad y un mayor porcentaje de colonización.

Citas

Akunna, J. C. (2019). Anaerobic Wastewater Treatment and Biogas Plants. Taylor & Francis Group. First edition. DOI: https://doi.org/10.1201/9781351170529

Alvarado-Lassman, A., Méndez-Contreras, J. M., Martínez-Sibaja, A., Rosas-Mendoza, E. S., y Vallejo-Cantú, N. A. (2016). Biogas production from the mechanically pretreated, liquid fraction of sorted organic municipal solid wastes. Environmental Technology 3330. DOI: https://doi.org/10.1080/09593330.2016.1227877

Apanco-Rosas, V. (2018). Comparación del desempeño de un reactor anaerobio piloto en configuración en paralelo, con 2 diferentes sustratos. Tesis de Maestría. Instituto Tecnológico de Orizaba. México.

Bernard, O., Polit, M., Hadj-Sadok, Z., Pengov, M., Dochain, D., Estaben, M. y Labat, P. (2000). Advanced monitoring and control of anaerobic wastewater treatment plants: III-Software sensors and controllers for an anaerobic digester. In: 5th International Symposium in System Analysis and Computing in Water Quality Management, pp. 3.65–3.72. Gent, Belgium.

Beyenal, H., y Lewandowski, Z. (2000). Combined effect of substrate concentration and flow velocity on effective diffusivity in biofilms. Water research. 34(2): 528-538. DOI: https://doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00147-5

Buffière, P., Bergeon, J. P., y Moletta, R. (2000). The inverse turbulent bed: a novel bioreactor for anaerobic treatment. Water Research, 34(2), 673-677. DOI: https://doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00166-9

Corrales, L. C., Antolinez Romero, D. M., Bohórquez Macías, J. A., y Corredor Vargas, A. M. (2015). Bacterias anaerobias: procesos que realizan y contribuyen a la sostenibilidad de la vida en el planeta. Nova, 13(24), 55. DOI: https://doi.org/10.22490/24629448.1717

Cruz-Ramos, A. (2019). Mejoramiento de la fluidización de un reactor anaerobio híbrido semifluidizado. Tesis de Maestría. Instituto Tecnológico de Orizaba. México.

Deng, L., Liu, Y., y Wang, W. (2020). Biogas technology. Biogas Technol. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-15-4940-3

Foresti, E. (1994). Fundamentos de proceso de digestión anaerobia. III Taller y Seminario Latinoamericano sobre Tratamiento anaerobio de aguas residuales, Montevideo, Uruguay, p. 97-110.

Hadjiev, D., Dimitrov, D., Martinov, M., y Sire, O. (2007). Enhancement of the biofilm formation on polymeric supports by surface conditioning. Enzyme and Microbial Technology, 40(4), 840–848. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2006.06.022

Horan, N. J. (2018). Anaerobic Digestion Processes: Applications and Effluent Treatment. Springer Singapore.

Houbron, E. (2012). “Methane yield and microscopic observation as monitoring biofilm behaviour parameters, during start up phase of anaerobic inverse fluidized bed reactor”. Afr J Biotechnol 11(78):14392–98. DOI: https://doi.org/10.5897/AJB11.3976

Hussain A., Johain J., y Fawziea M. (2021). Effect of pH on biogas production during anaerobic digestion. Journal of University of Shanghai for Science and Technology, Volume 23, Issue 8, pp 224-231. DOI: https://doi.org/10.51201/JUSST/21/08369

Jáuregui-Jáuregui, J. A., Méndez-Acosta, H. O., González-Álvarez, V., Snell-Castro, R., Alcaraz-González, V., y Godon, J. J. (2014). Anaerobic treatment of tequila vinasses under seasonal operating conditions: Start-up, normal operation and restart-up after a long stop and starvation period. Bioresource Technology, 168, 33–40. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.04.006

Juárez, A. P. (2016). Diseño, Construcción, Arranque y Estabilización de un Reactor Anaerobio Multitubular (RAM). Tesis de Maestría. Instituto Tecnológico de Orizaba. México.

Lettinga, G., Roersma, R., y Grin, P. (1983). Anaerobic treatment of raw domestic sewage at ambient temperatures using a granular bed UASB reactor. Biotechnol and Bioeng, 25(7), 1701–1723. DOI: https://doi.org/10.1002/bit.260250703

Lohani, S. P., y Havukainen, J. (2018). Anaerobic Digestion: Factors Affecting Anaerobic Digestion Process. Waste Bioremediation, Energy, Environment, and Sustainability. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-10-7413-4_18

Lorenzo-Acosta, Y., y Obaya-Abreu, M. C. (2005). "La digestión anaerobia. Aspectos teóricos. Parte I". ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar, XXXIX(1, 2005) 35-48.

Okabe, S., Kuroda, H., y Watanabe, Y. (1998). Significance of biofilm structure on transport of inert particulates into biofilms. Water Science and Technology. 38(8,9): 163-170. DOI: https://doi.org/10.2166/wst.1998.0803

Ostrem M.K., Millrath K., y Themelis N.J. (2004). Combining anaerobic digestion and waste to energy. In: 12th North America waste to energy conference. Columbia University, New York. DOI: https://doi.org/10.1115/NAWTEC12-2231

Pérez, A., & Torres, P. (2008). Índices de alcalinidad para el control del tratamiento anaerobio de aguas residuales fácilmente acidificables. Ingeniería y Competitividad, 10(2), 41-52. DOI: https://doi.org/10.25100/iyc.v10i2.2473

Phillips PL, Wolcott RD, Fletcher J, Schultz GS (2010). Biofilms Made Easy. Wounds International 1(3).

Rosales, B. M. y Rastelli, S. E. Silvia E. (2013) Biopelículas. Manual de Microbiología aplicada a las Industrias Farmacéutica, Cosmética y de Productos Médicos, Capítulo 4. Universidad Nacional de la Plata, Argentina.

Rosas-Mendoza, E. S., Méndez-Contreras, J. M., Martínez-Sibaja, A., Vallejo-Cantú, N. A., y Alvarado-Lassman, A. (2018). Anaerobic digestion of citrus industry effluents using an Anaerobic Hybrid Reactor. Clean Technol Environ Policy 20(7):1387–97. DOI: https://doi.org/10.1007/s10098-017-1483-1

Toledo-Cervantes, A., Guevara-Santos, N., Arreola-Vargas, J., Snell-Castro, R. y Méndez-Acosta, H. O. (2018). Performance and microbial dynamics in packed-bed reactors during the long-term two-stage anaerobic treatment of tequila vinasses”. Biochem Eng J 138:12–20. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bej.2018.06.020

Trinet, F., Heim, R., Amar, D., y Chang, H. (1991). Study of biofilm and fluidization of bioparticles in a three-phase liquid fluidized-bed reactor. Water Science and Technology. 23: 1347-1354. DOI: https://doi.org/10.2166/wst.1991.0587

Wid, N., y Horan, N. J. (2018). Anaerobic digestion of screenings for biogas recovery. Springer Singapore. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-10-8129-3

Zinatizadeh, A. A. L., y Ghaytooli, E. (2015). Simultaneous nitrogen and carbon removal from wastewater at different operating conditions in a moving bed biofilm reactor (MBBR): Process modeling and optimization. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 53, 98– 111. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtice.2015.02.034

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Publicado

2022-12-16

Cómo citar

Juárez-García, I. A., Snell-Castro, R., Landeta-Escamilla, O., Vallejo-Cantú, N. A., Alvarado-Lassman, A., & Rosas-Mendoza, E. S. (2022). Desarrollo de la biopelícula durante el arranque de un reactor anaerobio híbrido. Tendencias En energías Renovables Y Sustentabilidad, 1(1), 254–261. https://doi.org/10.56845/terys.v1i1.193

Número

Sección

Trabajos en Extenso