Estudio para el aprovechamiento energético de los residuos orgánicos del Instituto Caldas mediante proceso de biodigestión

Abstract

El presente proyecto desarrollado en conjunto con el Instituto Caldas y la Universidad Autónoma de Bucaramanga (UNAB), evaluó el potencial de biometanización de los residuos de comida del restaurante escolar y los residuos de poda del instituto, empleando estiércol bovino como inóculo. Para ello, se implementaron como biorreactores botellas de vidrio de 500 ml, con un 80% de uso. Inicialmente se empleó una relación 1:3 de estiércol y agua, respectivamente, para activar el proceso y posteriormente los residuos orgánicos como sustrato, manteniendo una relación 1:1 de inóculo: sustrato. Se utilizó el método volumétrico para medir los mililitros (ml) de metano (CH4) producido antes y después de alimentar los biorreactores con distintas relaciones de codigestión (70%RC-30%RP, 50%RC-50%RP y 30%RC-70%RP), realizadas por triplicado y con un blanco correspondiente para cada tres botellas con la misma proporción. La prueba experimental se llevó a cabo en un período de 30 días. Además, se realizó una caracterización físico-química del inóculo, evaluando variables importantes del proceso tales como: pH, alcalinidad, ST, SV, AGV, nitrógeno, relación C/N, fósforo y potasio. Por otra parte, se clasificaron los residuos de alimentos en: carbohidratos, lípidos, proteínas y cítricos, determinando los alimentos que inhiben el proceso de metanización. No obstante, para garantizar una activación más rápida en los biorreactores, se adicionaron nutrientes y se realizó un proceso de agitación manual. Como resultado la prueba experimental, se obtuvo que la relación de sustratos con mayor potencial de biometanización es 30%RC-70%RP, ya que representa 107,15 ml de CH4 por cada gramo de sólido volátil, comparada con las otras dos relaciones de codigestión con 21,17 ml de CH4/ g SV y 106,94 ml de CH4/ g SV para 70%RC-30%RP y 50%RC-50%RP respectivamente, sin embargo, debido al comportamiento que presentan los mililitros de CH4 desplazado vs Tiempo (días), la codigestión más estable es la 50/50. Con base en ello, se propuso implementar en el Instituto Caldas un biodigestor de tipo tubular considerando su bajo costo de instalación y cuyo dimensionamiento tiene una carga diaria de 93,33 kg de inóculo para activar el biodigestor y una relación 50%RC-50%RP para continuar alimentando, dando como resultado una producción estimada de 3,4 m3 de biogás/día. Encontrando que se puede llegar a suplir una demanda del biogás en la institución de 18,71% con relación a la demanda máxima de 419 m3 de gas natural durante el año 2018.