Comparación de dos instrumentos de medición de presión de biogás con aplicación en ensayos de potencial bioquímico de metano (PBM) en digestión anaerobia de residuos de alimentos
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Date
2024
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Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
Anaerobic digestion (AD) is a biological process in which bacteria decompose organic matter without oxygen, generating biogas, a renewable and versatile source of energy. Biochemical Methane Potential (BMP) assays measure the amount of methane (CH4) produced per gram of volatile solids (VS) in a substrate under controlled conditions, assessing the feasibility of obtaining energy from the anaerobic degradation of various wastes. In this work, the feasibility of obtaining energy was evaluated by BMP assays in AD with food residues, using a substrate/inoculum (S/I) ratio of 0,25 g VS substrate/g VS inoculum. Two types of anaerobic digestion (wet and dry), three headspace percentages (20%, 50%, 75%) and two biogas measuring instruments (pressure gauge and pressure sensor) were investigated. The results showed significant changes in biogas production according to the type of digestion, achieving a higher volume of CH4 with dry digestion due to the organic load in the reactors. It was observed that the treatment with the lowest headspace (20%) obtained a lower BMP value and with 50% the most favorable results were achieved in the BMP such as avoiding biogas dissolution. In relation to biogas measuring instruments, it was found that with the use of a pressure gauge, biogas losses are generated with each punch to the reactor, underestimating the BMP calculation between 16%-35% in DD and 12%-46% in WD. On the contrary, with the pressure sensor, it was easier to obtain data without interventions in the reactor, obtaining higher values in the production of biogas. The most beneficial treatment was measured through the pressure sensor with a 50% headspace and dry digestion, generating a BMP value of 187.21 (ml/grSV).
Description
La digestión anaerobia (DA) es un proceso biológico en el cual las bacterias descomponen la materia orgánica sin oxígeno, generando biogás, una fuente de energía renovable y versátil. Los ensayos de potencial bioquímico de metano (PBM) miden la cantidad de metano (CH4) producido por gramo de sólidos volátiles (SV) de un sustrato bajo condiciones controladas, evaluando la viabilidad de obtener energía a partir de la degradación anaeróbica de diversos residuos. En este trabajo, se evaluó la viabilidad de obtención de energía mediante ensayos PBM en DA con residuos de alimentos, usando una relación sustrato/inóculo (S/I) de 0,25 g SV sustrato/g SV inóculo. Se investigaron dos tipos de digestión anaerobia (húmeda y seca,), tres porcentajes de headspace (20%, 50%, 75%) y dos instrumentos de medición de biogás (manómetro y sensor de presión). Los resultados mostraron cambios significativos en la producción de biogás según el tipo de digestión, logrando un volumen de CH4 mayor con la digestión seca debido a la carga orgánica en los reactores. Se observó que el tratamiento con menor headspace (20%) obtuvo menor valor de PBM y con el 50% se lograron los resultados más favorables en el PBM como evitar la disolución del biogás. Con relación a los instrumentos de medición de biogás, se encontró que con el uso de manómetro se generan pérdidas de biogás con cada punzada al reactor, llegando a subestimar el cálculo de PBM entre un 16%-35% en DS y un 12%-46% en DH. Por el contrario, con el sensor de presión se facilitó la obtención de datos sin intervenciones en el reactor, obteniendo valores superiores en la producción de biogás. El tratamiento más beneficioso fue medido a través del sensor de presión con un headspace del 50% y digestión seca, generando un valor de PBM de 187,21 (ml/grSV).
Keywords
Digestión anaerobia, Ensayos de PBM, Headspace, medición manométrica.
Citation
Popayan Copete, P. A., & Sanchez Bustos, M. A. (2024). Comparación de dos instrumentos de medición de presión de biogás con aplicación en ensayos de potencial bioquímico de metano (PBM) en digestión anaerobia de residuos de alimentos. Universidad Santiago de Cali.