Revista ION

Tecnologías de recuperación de nutrientes para los sistemas de digestión anaeróbica: revisión

Anaerobic digestion is a worldwide technology to treat organic waste streams, primarily due to its capacity to produce methane as renewable energy. However, there is an increasing interest on nutrient recovery (N and P), which from both environmental and economic reasons have been identified as key feature in anaerobic digestion plants. The manuscript presents a comprehensive overview on recent advances in nutrient recovery technologies applicable for anaerobic digestion systems. The review focus on N and P recovery through the use of digestates as fertilizers, struvite precipitation and biological systems such as phycoremediation (i.e. algae cultivation) and polyphosphates accumulating organisms.

La digestión anaeróbica es una tecnología mundialmente aplicada para el tratamiento de residuos orgánicos, principalmente debido a su capacidad de producir metano como fuente de energía renovable. Sin embargo, existe un creciente interés en la recuperación de nutrientes (N y P), el cual desde el punto de vista ambiental y económico ha sido identificado como un factor clave en las plantas de tratamiento vía digestión anaeróbica. El presente manuscrito presenta una visión global de los recientes avances en las tecnologías de recuperación de nutrientes aplicables a sistemas de digestión anaeróbica. La revisión está enfocada en la recuperación de N y P mediante el uso del digestado como fertilizante, la precipitación de estruvita y sistemas biológicos como la ficoremediación (ej. cultivos de algas) y organismos acumuladores de polifosfatos.

A digestão anaeróbia é uma tecnologia mundialmente conhecida para o tratamento de resíduos orgânicos, principalmente devido a sua capacidade de produzir metano como energia renovável. No entanto, há um interesse crescente sobre a recuperação de nutrientes (N e P), que a partir de razões ambientais e econômicas têm sido identificados como elemento-chave em plantas de digestão anaeróbia. O presente manuscrito apresenta uma visão abrangente sobre os recentes avanços em tecnologias de recuperação de nutrientes aplicáveis para sistemas de digestão anaeróbia. O foco da revisão é a recuperação do N e P através do uso de fertilizantes, como digestates precipitação estruvite e sistemas biológicos, tais como phycoremediation (por ex, cultivo de algas) e organismos acumuladores de polifosfatos.

Efecto de la configuración de reactores anaerobios de alta tasa en la producción de hidrógeno: biomasa fija y UASB-híbrido

El objetivo de este estudio es comparar la producción de hidrógeno en un reactor de biomasa fija y de manto de lodos y flujo ascendente (Hybrid UASB). Se utilizó neumático triturado y anillos de Biopack como material de soporte. Los reactores fueron operados por 35 días con un tiempo de detención hidráulica de 12h y una carga orgánica volumétrica de 11,26gDQO/L.d, usando sacarosa como fuente de carbono. La producción porcentual promedio de hidrógeno fue de 45 y 48% para el reactor de biomasa fija y el reactor UASB-Híbrido, respectivamente. Con base en los resultados y análisis estadístico, se determinó que la configuración del reactor no influye en la producción de H2. Adicional a lo anterior, se observó estabilidad en el proceso.

The aim of this study is to compare the hydrogen production on a packed-bed reactor and upflow anaerobic sludge blanket (Hybrid UASB). Crumb rubber (recycled tires) and Biopack rings were used as a support matrix. The reactors were operated for 35 days with hydraulic retention time of 12h and an organic volumetric load of 11.26gCOD/L.d, using sucrose as carbon source. The average hydrogen production was 45 and 48% for packed-bed reactor and Hybrid-UASB, respectively. Based on the results and the statically analysis, it was determined that the configuration of the reactor does not influence on the hydrogen production. Moreover, it was observed stability of the process.

O propósito desse estudo foi comparar a produção de hidrogênio num reator de biomassa fixa e no reator de manto de lodos e fluxo ascendente (UASB-Hibrido). Foram utilizados como material de suporte pneu reciclado e anels de Biopack. Os reatores foram operados durante 35 dias com um tempo de detenção hidráulica de 12h e uma carga orgânica volumétrica de 11,26gCOD/L.d, com sacarose como fonte de carbono. O porcentual media produção de hidrogênio foi de 45 e 48% para o reator de biomassa fixa e o reator UASB-Hibrido, respectivamente. Com base nos resultados e a analise estadística, foi observado que a configuração do reator não influencia na produção do hidrogênio. Além disso, se encontrou que o processo foi estável.

Evaluación de lodos de PTAR municipales como inóculos en la digestión anaerobia de biorresiduos

La cantidad y calidad del inóculo empleado en los procesos de Digestión Anaerobia (DA), incide significativamente sobre la biodegradabilidad y la cantidad de metano que se produce. Esta investigación evaluó el efecto de la procedencia de inóculos de plantas de tratamiento de aguas residuales municipales (PTAR) sobre la producción de metano como una fuente de energía renovable, a partir de la DA de Biorresiduos de Origen Municipal (BOM), analizando como aspectos claves la relación Sustrato-Inóculo (S/I) y la capacidad buffer del inóculo. Los experimentos se realizaron a escala de laboratorio mediante ensayos de Potencial Bioquímico de Metano (PBM) en el rango mesofílico con un Tiempo de Retención de Sólidos (TRS) de 21 días; dos de los inóculos procedieron de reactores UASB y el otro de un digestor anaerobio de lodos. Las relaciones S/I oscilaron entre 0,5 y 12gSVsustrato gSV-1inóculo. Aunque se encontró que no existen diferencias estadísticas significativas entre los inóculos (p>0,05), el inóculo procedente del digestor anaerobio presentó un mejor desempeño debido a su mayor capacidad buffer. La relación S/I presentó diferencias estadísticas significativas (p<0,05), siendo las relaciones inferiores a 1 las que presentaron las mejores producciones de metano (>70mLCH4gSV-1sustrato), tasas de hidrólisis (0,15-0,21d-1) y fases de latencia (2,7-9,3d).

The quantity and quality of inoculum used in the Anaerobic Digestion (AD), impact seriously on the biodegradability and the amount of methane produced. This research evaluated the effect of the source of inoculum municipal wastewater treatment plant (WWTP) on the production of methane as a source of renewable energy AD from Municipal Biowaste (MB), analyzing the Substrate-Inoculum (S/I) ratio and the buffering capacity of the inoculum as key aspects. The experiments were performed on a laboratory scale by testing Biochemical Methane Potential (BMP) in the mesophilic range with a retention time of solids (RTS) 21 days; two inoculums from UASB reactors and the other of an anaerobic sludge digester. The S/I ratios ranged between 0.5 and 12gVSsubstrate gVS-1inoculum. Although it was found that there were no statistically significant differences between the inoculum (p>0.05), the inoculum from the anaerobic digester presented a better performance because of its greater capacity buffer. The S/I ratio showed statistically significant differences (p<0,05), being below 1 ratio that presented the best productions of methane (> 70mLCH4gVS-1substrate) hydrolysis rates (from 0,15 to 0,21d-1) and phases of lethargy (2,7-9,3d).

A quantidade e qualidade do inoculo utilizada na Digestão Anaerobia (DA), um impacto significativo sobre a biodegradabilidade e a quantidade de metano produzido. Esta pesquisa avaliou o efeito da fonte de inóculo de estações de tratamento, águas residuais municipais (ETARM) na produção de metano como fonte de energia renovável, a partir de DA resíduos biológicos de origem municipal (RBOM), analisando como aspectos importantes a relação substrato-inóculo (S/I), a capacidade buffer do inoculo. Os experimentos foram realizados em escala laboratorial por testes bioquímicos metano (BMP) na gama mesofílica com um tempo de retenção dos sólidos (TRS) de 21 dias; Dois inóculos foram de reatores UASB e outra de um digestor de lodo anaeróbio. O S/I a relação variou entre 0,5 e 12gSVsubstrato gSV-1inoculo. Embora verificou-se que não houve diferenças estatisticamente significativas entre o inóculo (p>0,05), o inóculo do digestor anaeróbico apresentou um desempenho melhor por causa de seu buffer de maior capacidade. A relação S/I mostrou diferenças estatisticamente significativa (p<0,05), sendo as relações menores a 1 que apresentaram as melhores produções de metano (> 70mLCH4gSV-1substrato) taxas de hidrólise (de 0,15 a 0,21d-1) e fases de letargia (2,7-9,3d).

Procesos biológicos para el tratamiento de lactosuero con producción de biogás e hidrógeno. Revisión bibliográfica

La industria láctea se caracteriza por generar lactosuero como subproducto del proceso de elaboración del queso. El lactosuero presenta un elevado contenido en materia orgánica en forma de lactosa, proteínas y otros compuestos procedentes de la leche. Su vertido incontrolado puede ocasionar problemas de contaminación con un grave impacto ambiental. Sin embargo, la recuperación de algunos componentes del lactosuero permite valorizar este subproducto, encontrando aplicación en la industria alimentaria, farmacéutica y recientemente en la conversión del lactosuero para la producción de biocombustibles. Actualmente, los biocombustibles son una fuente potencial de energía renovable con un papel importante como posibles sustitutos de los combustibles fósiles. Por este motivo, la opción de gestionar el lactosuero mediante una valorización energética ha adquirido gran interés durante los últimos años. Entre las alternativas disponibles de aprovechamiento energético, se encuentra la digestión anaerobia, la cual es una de las tecnologías más empleadas para el tratamiento de diverso tipo de residuos. En el caso del lactosuero, se han desarrollado múltiples trabajos en los que se han utilizado diferentes configuraciones y condiciones de operación con el objetivo de mejorar el funcionamiento del proceso. Gracias a estos trabajos se han podido identificar algunos de los factores que limitan su aplicación como son: la tendencia a la acidificación o la limitación de nutrientes. Por este motivo se han promovido otras alternativas como son los procesos de co-digestión con varios materiales o la fermentación oscura. El objetivo de este artículo es la realización de una revisión bibliográfica de los principales trabajos realizados en los que se contemplan los procesos biológicos anteriormente mencionados. Se presentan los resultados más relevantes, así como la influencia de las condiciones de operación y los factores que afectan a la producción de biogás.

Dairy industry is characterized by high generation of cheese whey, a byproduct from cheese factories with a high organic matter content in the form of lactose, proteins and other compounds coming from processed milk. If it is not properly disposed it might favour serious environmental pollution problems. However, it is possible the application of recovery technologies in order to obtain its main compounds for further applications such as food or pharmaceutical industry, and for obtaining biofuels. Nowadays, biofuels are an important source of renewable energy as potential future alternative for fossil fuels. For this reason, energetic valorisation of cheese whey has become an interensting alternative. Anaerobic digestion is considered one of the most used technologies in wastewater and solid waste treatments. Several studies have been conducted with cheese whey as a suitable substrate with a considerable biogas potential production. However, it presents some disadvantages due to the rapid acidification tendency and nutrient content limitations that might favor failures in the process. For this reason, alternatives like anaerobic co-digestion with other substrates or dark fermentation for hydrogen production have been proposed. This paper intends to review the main works developed applying the mentioned technologies along with its most relevant results considering operation conditions influence and the environmental factors affecting production.

A industria leitera caracteriza-se por uma elevada geração de soro de leite, um subproduto do processo de fabricação do queijo, com um elevado conteúdo em materia orgánica na forma de lactose, proteínas e outros compostos a partir da leite. Por esta razão, considera-se um material suscetível de ser valorizado mediante a recuperação destes produtos para posteriores aplicações alimentárias, farmacéuticas a para a obtenção de biocombustíveis. Uma das alternativas para proveitar a energía é a aplicação de tratamentos anaeróbios, sendo uma das tecnologias mais usadas com os residuos sólidos, líquidos , e também as águas residuais. O lacstosuero é considerado um substrato com um elevado potencial para a geração de biogás, é por isso que têm sido aplicado em diferentes estudos. No entanto, apresenta dificuldades devido à sua tendência para a acidificação e a limitação de nutrientes que poden causar falhas durante o processo. Por esta razão, temos promovido outras alternativas, tais como os processos de co-digestão com outros materiais ou a fermentação escura orientada para a produção de hidrogénio. Este artigo centra-se numa revisão blibliográfica dos principáis trabalhos que têm sido desenvolvidos aplicando os processos acima descritos, com uma apresentação dos resultados mais relevantes obtidos considerando a influência das condições de operação e os fatores que afetam à produção.

Evaluación de la co-digestión anaerobia de lodos de aguas residuales municipales con residuos de alimentos

La digestión anaerobia es un proceso ampliamente utilizado para el tratamiento de los lodos producidos en las plantas de tratamiento de agua residual, debido a sus ventajas técnicas y económicas. Este artículo presenta un estudio en el que se evaluó la co-digestión de lodos de aguas residuales con residuos de alimentos (RA) como una estrategia para optimizar la digestión de los lodos. Se realizaron mono-digestiones y co-digestiones de los sustratos en condiciones mesofílicas (35°C) usando reactores por lotes. Los lodos utilizados fueron: lodo primario (LP), lodo secundario espesado (LSE) y una mezcla de LP con LSE en la proporción 60:40 con base en sólidos totales (LP:LSE). Las co-digestiones se realizaron usando distintas proporciones de mezclas de los sustratos con base en sólidos volátiles totales: LP:RA=30:70, LP:RA=50:50, LP:RA=70:30 y (LP+LSE):RA=70:30. La máxima producción de metano, 0,25LCH4/gSVadicionado, se obtuvo para la mezcla LP:RA=30:70, presentando una producción 32% mayor que la obtenida en la mono-digestión del lodo primario.

Anaerobic digestion is a process widely used for the treatment of sludge generated during wastewater treatment, due to its technical and economic advantages. This paper presents a study in which the co-digestion of sewage sludge with food waste (FW) was evaluated as a strategy for optimizing the digestion of sludge. Mono-digestions and co-digestions of the substrates were performed under mesophilic conditions (35°C) using batch reactors. The sludge used were: primary sludge (PS), thickened secondary sludge (TSS), and a mixture of PS with TSS in a ratio 60:40 based on total solids (PS:TSS). The co-digestions were performed using different ratios of mixtures of the substrates based on total volatile solids: PS:FW=30:70, PS:FW=50:50, PS:FW=70:30 y (PS+TSS):FW=70:30. The maximum methane yield, 0,25LCH4/gVSadded, was obtained for the mixture PS:FW=30:70, showing a yield 32% higher than the one obtained in the mono-digestion of PS.

A digestão anaeróbia é um processo muito utilizado para o tratamento dos lodos produzidos em estações de tratamento de esgoto, devido às suas vantagens técnicas e econômicas. Este artigo apresenta um estudo em que o co-digestão de lodo de esgotos com resíduos de alimentos (RA) foi avaliado como uma estratégia para otimizar a digestão dos lodos. Foram realizados mono-digestão e co-digestão dos substratos em condições mesofilicas (35°C) utilizando reactores descontínuos. Os lodos utilizado foram: lodo primária (LP), lodos secundário espessadas (LSE) e uma mistura de LP com LSE em 60:40 à base de sólidos totais (LP:LSE). As co-digestões foram realizadas utilizando diferentes proporções de misturas de substratos à base de sólidos totais voláteis: LP:RA=30:70, LP:RA=50:50, LP:RA=70:30 (LP+LSE):RA=70:30. A máxima produção de metano, 0,25LCH4/gSVadicionado, foi obtido por mistura de LP:RA=30:70, apresentando uma produção 32% maior que a obtida no mono-digestão de lodo primário.

Evaluación del potencial acidogénico para producción de AGV de melaza de la industria azucarera como valorización de este subproducto

Se evaluó el potencial acidogénico de la melaza de la industria azucarera en 4 diferentes OLR (6,02±4,33; 13,96±7,11; 15,81±4,83; 26,94±13,27kgDQO/m³.d) en un reactor de flujo ascendente, con lodo granular. El sistema no contó con control de pH e inhibición de la fase metanogénica. El reactor operó en continuo durante 148 días. Para evaluar el potencial acidogénico se utilizó el grado de acidificación neto (GAn). Los resultados mostraron que durante las tres primeras OLR el %GAn (29,46 ± 13,01; 20,23 ± 13,67; 24,63 ± 19,49) se mantuvo sin diferencias significativas, pero para la mayor OLR el %GAn disminuyó a la tercera parte (10,21 ± 7,14), mientras la concentración de AGV fue la mayor para esta fase (2644,89mgDQO/L), además se avaluó el balance de DQO para cada una de las fases, donde el % de AGV en el efluente representó el porcentaje orgánico fermentable rápidamente en el efluente, estos valores indican que con una recirculación interna se podría mejorar el %GAn u obtener otra serie de productos de base biológica para el aprovechamiento de este residuo. En este artículo se utilizó un reactor de flujo ascendente como alternativa a los estudiados (CSRT y batch) presentando diferentes resultados.

The acidogenic potential of molasses from the sugar industry was evaluated using 4 different Organic Loading Rates (OLR) (6.02±4.33; 13.96±7.11; 15.81±4.83; 26.94±13.27kgCOD/m³.d) in an upflow reactor with granular sludge. No pH control or methanogenesis inhibitors were used. The reactor was continuously operated during 148 days. The acidogenic potential was evaluated based on the net degree of acidification (DAn). For the first 3 OLR, %DAn did not show any significant variability (29.46 ± 13.01; 20.23 ± 13.67; 24.63 ± 19.49), but for the highest OLR, %DAn dropped to a third of its initial value (10.21 ± 7.14), although the volatile fatty acid (VFA) concentration was the highest (2644.89mgCOD/L). Also, a COD balance was done for each of the 4 OLR. The VFA percentage in the effluent was assumed to be the most easily fermentable organic fraction in the effluent. The obtained results suggest that an internal recirculation of the effluent could help to increase the %DAn so the produced VFA can be used as substrate for the obtention of other valuable bioproducts. This article describes an upflow reactor is used as an alternative to those studied (CSRT and batch) presenting different results.

O potencial acidogênica de melaço da indústria de cana de açucar foi avaliado em 4 diferentes OLR (13,96 ± 7,11; 15,81 ± 4,83; 6,02 ± 4,33; 26,94 ± 13,27kg DQO/m³.d) num reator de fluxo ascendente com lodo granular. O sistema não tinha controle de pH e também nao inibição da fase metanogênica. O reactor foi operado continuamente durante 148 dias. O grau de acidificação (GaN) foi usado para avaliar o potencial acidogênica. Os resultados mostraram que durante os três primeiros OLR o %GAn (29,46 ± 13,01, 20,23 ± 13,67, 24,63 ± 19,49) permaneceu sem diferenças significativas, mas para a maior OLR o %GAn caiu para terceira parte (10,21 ± 7,14), mas a concentração de AGV foi maior para esta fase (2644,89mgDQO/L), alem disso o balance para a DQO foi avaliado para cada uma das fases, onde o % AGV no efluente foi o percentagem orgânico rapidamente fermentável no efluente, istos valores indicam que a recirculação interna poderia melhorar melhorar o %GAn ou obter outro conjunto de produtos de base biológica para a utilização destes resíduos. Este artigo descreve um reactor de fluxo ascendente é utilizado como uma alternativa aos estudados (CSRT e batch) apresentando diferentes resultados.

Aplicación de Modelos Matemáticos en Curvas de Ruptura de contaminantes del Biogás

En este proyecto se purificó el biogás empleando columnas de adsorción independientes empacadas con carbón activado, limadura de hierro, caolín y carbonato de calcio. Los experimentos se realizaron en columnas de polipropileno de 2cm de diámetro y 9cm de longitud. Las curvas de ruptura se construyeron con un flujo de biogás promedio diario de 2,2L. Se tomaron muestras durante 28 días como máximo, a las cuales se cuantificaron la composición del biogás mediante cromatografía de gases y un analizador de gases en línea. Las curvas se ajustaron a tres modelos matemáticos. En el caso del Carbón activado se obtuvo un coeficiente de correlación de 0,9987 y 0,9991 para el Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y el Amoniaco (NH3), respectivamente. En el caso de la limadura de hierro se obtuvo un coeficiente de correlación de 0,9945 y 0,9975 para el H2S y NH3, respectivamente. Empleando caolín se obtuvo un coeficiente de correlación de 0,9994 y 0,9885 para el H2S y NH3, respectivamente. Con Carbonato de Calcio se obtuvo un coeficiente de correlación de 0,9988 y 0,9985 para el H2S y NH3, respectivamente. El porcentaje de remoción del H2S y del NH3 del carbón activado fue del 72,6%, la limadura de hierro fue del 74,1%, el caolín fue del 32,7% y del carbonato de calcio del 65,4%.

In this project biogas was purified using separate packed bed adsorption columns using activated carbon, iron filings, kaolin and calcium carbonate. Experiments were performed in 2cm diameter and 9cm length polypropylene columns. The breakthrough curves were constructed with an average biogas flow of 2.2L per day. Samples were taken for almost 28 days, which biogas composition were quantified using gas chromatography and online gas analyser. The curves were fitted to three mathematical models. Using activated carbon a correlation coefficient of 0.9987 and 0.9991 for hydrogen sulfide (H2S) and ammonia (NH3), respectively, were obtained. In the case of iron filings a correlation coefficient of 0.9945 and 0.9975 for H2S and NH3, respectively, were obtained. Using kaolin a correlation coefficient of 0.9994 and 0.9885 for H2S and NH3, respectively, were obtained. Finally, using calcium carbonate with a correlation coefficient of 0.9988 and 0.9985 for H2S and NH3, respectively, were obtained. Removal percentage of H2S and NH3 using activated carbon was 72.6%, iron filings was 74.1%, kaolin was 32.7% and calcium carbonate was 65.4%.

Nesta pesquisa foi purificado o biogás utilizando colunas de adsorção independentes empacotadas com carvão ativado, limalha de ferro e caulim. Os ensaios foram realizados em colunas de polipropileno de 2cm de diâmetro e 9cm de comprimento. As curvas de ruptura foram construídas com fluxo médio diário de 2,2L. As amostras foram retiradas durante 28 dias, as quais foram quantificadas a composição de biogás através de cromatografia de gás e um analisador de gás on-line. As curvas foram ajustadas a três modelos matemáticos. Os resultados mostraram para carvão ativado um coeficiente de correlação de 0,9987 e 0,9991 de sulfeto de hidrogênio (H2S) e amônia (NH3), respetivamente. No caso de limalha de ferro um coeficiente de correlação de 0,9945 e 0,9975 de H2S e NH3, respectivamente. Para o caulim um coeficiente de correlação de 0,9994 e 0,9885 de H2S e NH3, respectivamente. Para o carbonato de cálcio um coeficiente de correlação de 0,9988 e 0,9985 de H2S e NH3, respectivamente. A percentagem de remoção de carvão ativado foi de 72,6%, limalha de ferro foi de 74,1%, caulim foi de 32,7%, e carbonato de cálcio foi de 65,4%. Todas as curvas foram ajustadas para o mesmo modelo.

Perspectivas del ensayo de Potencial Bioquímico de Metano - PBM para el control del proceso de digestión anaerobia de residuos

La digestión anaerobia es un proceso biológico que permite lograr dos propósitos de manera simultánea, el tratamiento de residuos para el control de la contaminación ambiental y el aprovechamiento y valorización de los subproductos generados: el metano como fuente de energía renovable y el material digerido con potencial de aplicación agrícola. Con el fin de determinar la capacidad de producción de metano, la biodegradabilidad anaerobia de un sustrato orgánico, seleccionar sustratos e inóculos potenciales y predecir el funcionamiento de digestores a escala real, se realizan ensayos a escala de laboratorio en reactores batch como el de Potencial Bioquímico de Metano (PBM). En este artículo se presenta una reflexión sobre diferentes aspectos relacionados con este importante ensayo, como la diversidad en la denominación del experimento, las diferentes modificaciones en las condiciones operacionales y experimentales, el uso de diferentes unidades de medición, las ecuaciones de cálculo usadas para la cuantificación del metano, entre otros, que han dado lugar a diversas propuestas metodológicas las cuales difieren en factores que condicionan su aplicación y la comparación de los resultados con otros estudios. Con esta reflexión se ratifica la utilidad de este ensayo pero también la necesidad de estandarizarlo, por lo cual es recomendable reportar las condiciones experimentales y operacionales y las unidades adecuadas, para evitar confusiones metodológicas y permitir una mayor reproducibilidad. Adicionalmente, se debe profundizar en el análisis metodológico de los diferentes métodos de medición y así obtener resultados comparables.

Anaerobic digestion is a biological process that achieves two purposes simultaneously, waste treatment to control environmental pollution and the recovery and valorization of by-products generated: methane as a source of renewable energy and digestate for agricultural purposes. To determine the methane production capability, the anaerobic biodegradability of an organic substrate, the selection of potential substrates and inoculums and the performance prediction of full-scale digesters, bench scale procedures as Biochemical Methane Potential (BMP) test, are performed. This article shows a reflection on different aspects related to this important test, such as the diversity in the experiment denomination, the different modifications in operational and experimental conditions, the different use of measurement units, the required equations for methane quantification, among others, these have given place to various methodological approaches which differ in conditioning factors for its application and comparison with results of other studies. With this reflection, the usefulness of this assay and the need to standardize it is ratified. Therefore, the experimental and operational conditions and the appropriate units should be reported, to avoid methodological confusion and permit a greater reproducibility. Additionally, it is recommended to deepen in the methodological analyses of different measurement methods to obtaining comparable results.

A digestão anaeróbia é um processo biológico que permite atingir dois propósitos de maneira simultânea, o tratamento de resíduos para o controle da poluição ambiental e o aproveitamento e valorização dos subprodutos gerados: o metano como fonte de energia renovável e o material digerido com potencial de uso agrícola. Para determinar a capacidade de produção de metano, a biodegradabilidade anaeróbia de um substrato orgânico, escolher substratos e prever o desempenho de digestores de grande escala, são realizados testes em escala de bancada em reatores descontínuos como o Potencial Bioquímico de Metano (PBM). Neste artigo apresenta-se uma reflexão sobre diferentes assuntos relacionados com este importante teste, como a diversidade na denominação do teste, as diferentes modificações nas condições operacionais e experimentais, o uso de diferentes unidades de medição, as equações usadas para a quantificação do metano, dentre outros, que têm conduzido a diversas propostas metodológicas, as quais apresentam diferenças em fatores que condicionam a sua aplicação e a comparação dos resultados com outros estudos. Com esta reflexão, ratifica-se a utilidade deste teste, mas também a necessidade de padronizá-lo; portanto, é recomendável relatadas as condições experimentais e operacionais e as unidades adequadas para evitar confusão metodológica e permitir uma maior reprodutibilidade. Além disso, recomenda-se a aprofundar na análise metodológica dos diferentes métodos de medição para obter resultados comparáveis.

Pasto de las áreas verdes públicas como fuente alternativa de energía renovable en países tropicales

Grass from public green spaces of the tropical city of Palmira (Colombia) was analyzed to determine its potential to produce renewable energy trough anaerobic digestion. After pruning labor, grass samples were taken fresh in a representative way to form a big final sample. This sample was characterized and the grass species contained therein were identified. In a first experiment, a standard biochemical methane potential test was carried out at 37°C during 60 days. In a subsequent batch experiment, methane yield was optimized in terms of total solid concentration. Nine representative grass species were identified along with their nutritional content. It was found that the ultimate methane yield of the grass examined is 0.327m³CH4/kgVSadded, which is comparable with that reported for grass silage. A volatile solids removal of 44% was observed, and a removal of 45% cellulose, 12% hemicellulose, 4% lignin was found at the end of the experiment. Maximum methane yield was obtained at 4% of total solids, which may be recommended in a conventional anaerobic digestion process. Although more research is needed, this research showed that an economical and simpler operation can be suggested for the digestion of fresh grass in a tropical country like Colombia.

Se avaluó pasto de las áreas verdes públicas de la ciudad de Palmira (Colombia) para determinar su potencial para producir energía renovable a través de la digestión anaerobia. Después de realizados los trabajos de poda, se tomaron pequeñas muestras de pasto fresco para formar una muestra final representativa. La muestra se caracterizó y se identificaron las especies de gramíneas contenidas. En un primer experimento, se realizó una prueba del potencial bioquímico de metano a 37°C, durante 60 días. En una siguiente prueba por lotes, se optimizó la producción de metano en términos de la concentración de los sólidos totales. Se identificaron nueve especies de gramíneas representativas en la muestra y se estableció su contenido nutricional. La producción de metano final del pasto fue de 0,327m³CH4/kgSVadicionado, resultado comparable con lo encontrado en la literatura para pasto ensilado. La remoción de sólidos volátiles observada fue de 44%, y se registró una remoción del 45% de celulosa, 12% de hemicelulosa y 4% para la lignina. El mayor rendimiento de producción de metano se produjo con el 4% de sólidos totales. Este valor se puede recomendar en un proceso de digestión anaerobia convencional; sin embargo, se requiere continuar la investigación con el fin de determinar las condiciones de operación a escala real. La digestión anaerobia de pasto junto con otros residuos orgánicos urbanos podría convertirse en una opción sostenible para el manejo ambientalmente seguro de residuos orgánicos y para la producción de energía renovable en un país tropical como Colombia.

Grama de áreas verdes da cidade tropical de Palmira (Colômbia) foi analisada para determinar seu potencial para produzir energia renovável através da digestão anaeróbia. Após os trabalhos de poda, foi recolhido material fresco em vários pontos da cidade formando uma amostra final. A amostra foi caracterizada, identificando-se nove espécies de gramíneas representativas cujo conteúdo nutricional foi determinado. Numa primeira experiência, foi realizado um teste de potencial bioquímico de metano a 37°C durante 60 dias. Logo, num teste por lotes, otimizou-se a produção de metano por meio da variação da concentração de sólidos totais. A produção final de metano da grama foi de 0,327m³CH4/kgSVadicionado, o que é comparável com o relatado na literatura para silagem de erva. Uma remoção dos sólidos voláteis de 44% foi observada, em conjunto com uma remoção de 45% de celulose, 12% de hemicelulose e 4% de lignina. O rendimento máximo de metano obteve-se a partir de uma concentração de 4% de sólidos totais, sendo um valor que pode ser recomendado num processo de digestão anaeróbia convencional, embora sejam necessários mais testes. Ao final a digestão anaeróbia apresenta-se como uma operação econômica e simples para o tratamento de resíduos de poda em um país tropical como a Colômbia.

Caracterización de grupos tróficos durante un proceso de digestión anaerobia con lodo estiércol bovino usando un método de bajo costo

This study identified and quantified microbial populations in cattle manure slurry, responsible for anaerobic degradation of kitchen waste using activity tests and Most Probable Number for key trophic groups in the process. Hydrolytic, acidogenic, acetogenic, specific methanogenic acetoclastic and hydrogenotrophic activities were evaluated using as model substrates starch, glucose, propionate-butyrate mix, acetate and formate, respectively. Anaerobic digestion from kitchen waste was developed for 35 days in batch reactors of 50mL containing an inoculums/substrate ratio of 3. Samples were taken from digesters every 7 days to evaluate microbial populations by counting metabolic groups. This study demonstrates that there is an association between biomass activity and population of trophic groups related. Additionally, CMS is an inoculum with high quality to start-up the anaerobic process with kitchen waste. On the other side, MA/FB ratio and MA/SRB ratio are important microbial parameters to evaluate performance of reactor. Finally, AD from kitchen waste reached a yield coefficient of 0.41m³CH4/kgVS using cattle manure sludge as inoculum.

Este estudio identificó y cuantificó poblaciones microbianas presentes en un lodo de estiércol bovino, responsables de la degradación anaerobia de residuos de cocina usando pruebas de actividad y Número Mas Probable para grupos tróficos clave del proceso. Las actividades hidrolítica, acidogénica, acetogénica, metanogénica acetoclástica y metanogénica hidrogenotrófica fueron evaluadas usando como sustratos modelo almidón, glucosa, una mezcla de propionato - butirato, acetato y formiato, respectivamente. La digestión anaerobia de residuos de cocina fue llevada a cabo durante 35 días en reactores batch de 50mL, conteniendo una relación inóculo sustrato de 3. Las muestras fueron tomadas de los digestores cada 7 días para evaluar las poblaciones microbianas por recuento de grupos metabólicos. Este estudio demuestra que hay una asociación entre la actividad de la biomasa y la población de los grupos tróficos relacionados. Adicionalmente, el lodo estiércol bovino es un inóculo con una alta calidad para iniciar el proceso de digestión anaerobia con residuos de cocina. Por otra parte, la relación MA/FB y MA/SRB son parámetros microbiológicos importantes para evaluar el desempeño del reactor. Finalmente, la digestión anaerobia de residuos de cocina, alcanzó un coeficiente de rendimiento de 0,41m³CH4/kgVS usando CMS como inóculo.

Este estudo identificou e quantificou as populações microbianas presentes em uma lama de esterco bovino, responsáveis pela degradação anaeróbia de resíduos de cozinha por meio de testes de atividade e Número Mais Provável para os grupos tróficos chave do processo. Atividades hidrolítica, acidogênica, cetogênica, metanogênica específica acetoclastica e hidrogenotrófica foram avaliados utilizando substratos modelo como o amido, glucose, propionato-butirato misturado, acetato e formiato respectivamente. A digestão anaeróbica de resíduos de cozinha foi conseguida por 35 dias em reatores descontínuos de 50ml contendo uma relação de inoculo/substrato de 3. As amostras foram tomadas a partir de digestores cada 7 dias para avaliar as populações microbianas por contagem grupos metabólicos. Este estudo demonstra que há uma associação entre a atividade da biomassa e a população do grupo trófico relacionado. Além disso, CMS é um inoculo com alta qualidade para o arranque do processo anaeróbio com resíduos de cozinha. Por outro lado, a relação MA/FB e MA/SRB são parâmetros microbianos importantes para avaliar o desempenho do reator. Finalmente, AD a partir de resíduos de cozinha atingiu um coeficiente de rendimento de 0,41m³CH4/kgVS usando lama esterco bovino como inoculo.