Producción de metano a partir de la digestión anaerobia de biorresiduos de origen municipal

Los Biorresiduos de Origen Municipal-BOM representan la fracción predominante en los Residuos Sólidos Municipales-RSM principalmente en los países en desarrollo, éstos se caracterizan por su alto contenido de materia orgánica, humedad y nutrientes lo que los convierte en una fuente contaminante cuando se disponen inadecuadamente, no obstante, se promueve su aprovechamiento y valorización debido a que estas características favorecen la transformación a través de procesos biológicos como la Digestión Anaerobia-DA, en la que generan subproductos como el biogás rico en metano que es una fuente de energía alternativa a las fósiles. Los resultados de esta investigación permitieron mostrar otra opción de aprovechamiento de los BOM. Para ello se utilizó la técnica de Potencial Bioquímico de Metano-PBM (método manométrico) por medio del sistema OXITOP$. Los ensayos fueron realizados a temperatura de 30°C y con un Tiempo de Retención de Sólidos- TRS de 30 a 40 días. Se evaluó la influencia de la relación sustrato-inóculo-SII, pH y tamaf'lo de partícula sobre la producción de metano y la hidrólisis, que es considerada la etapa limitante de la DA de los BOM, a través de la aplicación de un modelo cinético de primer orden y el ajuste de Gompertz. La relaciones evaluadas estuvieron entre 0,25 y 9,0 gSVsus-.-gSV,n6culo¿', obteniéndose valores de PBM superiores a 102 mLCH/gSY y un Índice de Biodegradabilidad-%B o transformación del sustrato en biogás del 42% con relaciones menores que 1. El rango pH evaluado estuvo entre 5,5 y 8,0 unidades, lográndose resultados de PBM mayores que 95 mLCH4-g SY' y un %B por encima del 41 % en rangos de pH entre 7,0 y 8,0 unidades. Los tamat\os de partículas evaluados entre <0,25 y 12,5 mm, evidenciaron que con tamaños de partícula inferiores a 2,0 mm, se logran producciones de metano del orden de 128 mLCH4*g SY', que equivalen a una producción de 53% de biogás. A partir de los modelos cinéticos de primer orden y el ajuste de Gompertz, se ratificó que la constante de hidróHsis (Kn) y la fase de letargo, son influenciadas por la relación Sil, pH y tamaño de partícula. Aunque los Kn y la fase de letargo se encontraron en el rango típico para el proceso de DA, los mejores resultados se presentaron en relaciones inferiores de 1 gSV..,strato*gSVinóculo-\ rango de pH ente 7 y 8 unidades y tamaños de partícula menores que 2,0 mm, bajo estas condiciones se reportó una rápida degradación del sustrato y por consiguiente cortos periodos en la fase de letargo

Aprovechamiento energético de la codigestión anaeróbica de la fracción orgánica de residuos sólidos urbanos y residuos de cosecha de plátano para la producción de biogás

The use of residual biomass for energy has been widely accepted globally due to the continuous growth of energy demand, food security and the rejection of the use of fossil fuels as they are the cause of high CO2 emission into the atmosphere. In this research, it was studied the use of the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) and plantain crop residues named in this study as banana of the musa acuminata species (BCR, pseudostem and rachis) as substrates in the anaerobic digestion process for the production of methane, while it was studied the steam explosion (SE) as a pretreatment to increase the biodegradability of BCR. The biomethane potential (BMP) was carried out taking into account the international standard VDI 4630. The biodegradability rate of BCRs increased by 25% when they were pretreated with SE at 180 ° C for 10 min. For its part, OFMSW is an ideal substrate due to its high biodegradability, and it can be used to improve the digestion processes of other substrates. As a result of the codigestion of OFMSW and BCR, 457.47 LCH4 / kg VS was obtained, equivalent to 201.85 kWh / t of wet biomass. In addition, the most important aspects were presented to carry out a biogas plant from pseudostem in places with low energy demand and availability of land for banana plantations, 6.26 kWh and 0.6 ha respectivelyEl aprovechamiento energético de la biomasa residual ha tenido una alta acogida a nivel global debido al continuo crecimiento de la demanda energética, la seguridad alimentaria y el rechazo al uso de combustibles fósiles por ser estos causantes de altas emisiones de CO2 a la atmosfera. En esta investigación se estudió la utilización de la fracción orgánica de residuos sólidos urbanos (FORSU), y residuos de cosecha de plátano denominado en este estudio como banano de la especie musa acuminata (RCB, pseudotallo y raquis) como sustratos en el proceso de digestión anaerobia para la producción de metano, estudiando al mismo tiempo la explosión de vapor (SE) como pretratamiento para aumentar la biodegradabilidad de los RCB. Los ensayos de potencial metanogénico (PBM) se realizaron teniendo en cuenta la norma internacional VDI 4630. La velocidad de biodegradabilidad de los RCB aumento en 25 % cuando se pretrataron con SE a 180 °C durante 10 min. Por su parte la FORSU es un sustrato idóneo por su alta biodegradabilidad, y que puede usarse para mejorar los procesos de digestión de otros sustratos. Como resultado de la codigestión de FORSU y RCB se obtuvo 457.47 LCH4/kg VS equivalente a 201.85 kWh/t de biomasa húmeda. Además, se presentaron los aspectos más importantes para llevar a cabo una planta de biogás a partir de pseudotallo en lugares con baja demanda energética y disponibilidad de terrenos para plantación de banano de 6.26 kWh y 0.6 ha respectivamente.Línea de investigación: Bioprocesos.Maestrí

Evaluación de la producción de biogás a partir del buchón de agua mediante codigestión anaerobia con estiércol bovino

En esta investigación se llevó a cabo el montaje a escala laboratorio para la evaluación de la producción de biogás a partir del buchón de agua en codigestión anaerobia con estiércol bovino -- Durante el desarrollo experimental se realizaron mediciones antes y después del periodo de codigestión de las variables como sólidos totales, sólidos volátiles y pH; con el fin de establecer el desempeño del proceso -- Los ensayos de biodegradabilidad anaerobia a escala laboratorio se llevaron a cabo con sustratos húmedos en 32 reactores (incluyendo réplica) de 250 ml durante 22 días, incubados a 35 ± 1°C, con agitación intermitente -- Se evaluaron RI-S de 3:1, 2:1, 1:1 y 0,5:1; en las cuales se mantuvo constante una concentración de inóculo de 10 g SV/L; con una mezcla de cantidades de sustrato - cosustrato de 0, 33, 66, 100 % de buchón de agua, determinadas mediante un diseño de experimentos factorial completo 4 X 4 -- La medición de la producción de biogás se realizó diariamente mediante el método volumétrico, obteniendo un volumen máximo de biogás acumulado a partir de la RI-S 0,5,*100 de 823 ml de biogás -- Por su parte, el más alto rendimiento de biogás correspondió a la RI-S 3*100 con un valor de 539,46 (mlbiogás/ g SV), en la que se determinó un 29% de remoción de sólidos volátiles y un valor en el pH de 7,4 y 8,91 inicial y final respectivamente -- Con la que se realiza el diseño conceptual del proceso a escala piloto con una capacidad de 150 L, para cubrir una demanda de 2500 L de biogás anuales; sin embargo el análisis financiero determinó que el proceso no era viable económicamente al presentar, a una proyección de 12 años, un VPN de $ -205.728.895,9

Elaboración de bioplástico aprovechando la pectina presente en la cascara de naranja valencia (Citrus × sinensis) reforzado con almidón de yuca a nivel de laboratorio – UCV sede Lima Norte 2018

La investigación que a continuación se presenta tiene por objetivo determinar la dosis optima de pectina de cascara de naranja Valencia (Citrus x sinensis) y almidón de yuca para la elaboración de bioplástico a nivel de laboratorio. El proceso de elaboración empezó con la selección de la cascara de naranja Valencia (Citrus x sinensis) exactamente 300g de muestra, los que se recogieron de una población de 10 kg, a partir de este punto se separó el desarrollo de la investigación en dos procesos empezando por la obtención de la pectina que se subdividió en: selección de la cascara de naranja, separación y lavado, corte de la cascara de naranja(albedo), inactivación enzimática, hidrólisis acida, filtración de residuos, precipitación y secado realizando ensayos pre experimentales para obtener pectina de alta y baja metoxilización. Por otro lado, la elaboración del bioplástico proceso que inicio con la mezcla de pectina, almidón de yuca, glicerina, agua y ácido acético 0,5 N. La mezcla se llevó a agitación constante en baño maría a 65ºC durante 15 minutos, posteriormente se vació la mezcla viscosa en moldes de aluminio de 26×23 cm, llevándose a estufa para su secado a 40ºc durante 15h. En las biopelículas obtenidas se analizó: solubilidad, permeabilidad al vapor de agua, espesor, fuerza de tracción, elongación, humedad y biodegradabilidad. Se determinó en base a los resultados que existen diferencias significativas en las propiedades físicas y químicas del bioplástico en las muestras BPLAST y BPLAST2 cuyos valores promedio para las muestras BPLAST son: 1.201 N fuerza de tracción, 10.85 % de elongación, 48.38% solubilidad, 50.52% humedad, 64.52% biodegradabilidad en 20dias y una permeabilidad de 0.107 ( g/(ℎmm)2) y para muestras BPLAST2 valores de: 0.971 N fuerza de tracción, 9.31 % de elongación, 58.38% solubilidad, 56.13% humedad, 73.68% de biodegradabilidad en 20 días y una permeabilidad de 0.16 ( g/(ℎmm)2)) a un tamaño de partícula de 80 µm para ambas muestras

Estudio de las propiedades y biodegradabilidad de plásticos (cast-films) elaborados a partir de cáscara de naranja, pectina y alcohol polivinilico (pvoh)

Los polímeros biodegradables están siendo reconocidos como una solución a algunos de los problemas de contaminación ambiental por residuos sólidos. En los últimos años se han realizado diversas investigaciones encaminadas al aprovechamiento de la cáscara de naranja, residuo importante de la industria de extracción de jugo, una de ellas se propone en el presente estudio: la utilización de la cáscara de naranja en la preparación de películas plásticas biodegradables. El objetivo del presente trabajo fue elaborar películas (cast-films) a base de cáscara de naranja, pectina y alcohol polivinílico (PVOH) y medir sus propiedades fisicomecánicas, así como capacidad de biodegradación. Se prepararon diferentes formulaciones para posteriormente obtener películas mediante la técnica de “casting” (colada), utilizando placas de vidrio como molde, colocándolas en una incubadora a 40°C por 3 horas y posteriormente recuperar las películas manualmente a 23°C. Las películas presentaron una resistencia a la tensión que fluctuó entre 703 y 1896 psi y una elongación cuyos valores fluctuaron entre 4.2 y 18.9%. En la prueba de biodegradación realizada mediante respirometría las películas presentaron un 100% de biodegradación después de 306 horas de experimento. En suelo de jardín las películas presentaron fragmentación a partir de los quince días de exposición y progresivamente a los 30, 45 y 60 días, no pudiéndose recuperar a los 90 días de exposición. Las películas elaboradas poseen buenas propiedades fisicomecánicas que, aunque menores que las de los plásticos sintéticos, las proponen como una alternativa de uso en el campo, ya que se demostró que son biodegradables y que en suelo de jardín desaparecen en un lapso no mayor a 90 días. Abstract In the last years the increase of the population, high diversity of the industrial production and consuming process around the world, have given many problems like the generation and accumulation of wastes. The biodegradable polymers have been recognized as one kind of solution for some environmental pollution problems. Recently, the orange peel, important waste in the orange juice manufacturation process has been investigated for different kinds of applications, one of these is presented in this research: the utilization of orange peel for the elaboration of cast films. The objective was to prepare cast films based on orange peel, pectin and polyvinilic alcohol (PVA), and to measure their mechanic and biodegradability properties. Blends were prepared with the orange peel, pectin and PVA, and molding using a glass plate and incubated at 40°C for 3 hours and recovered manually at room temperature. Five different formulations were obtained and the tensile strength and percent elongation were determinate, ranged between 703 to 1896 psi, and 4.2 to 18.9%, respectively. Solubility in different systems was measured, higher values were found in distilled water than sea water (simulated aquatic environment), with 31 to 78% and 5.6 to 52%, respectively. The biodegradability was followed by respirometric test assay, where all films were totally mineralized after 306 hours. A soil garden exposure showed fragmentation of the films from 15, 30, 45, 60 days progressively, the recuperation after 90 days was not possible. The cast films based on orange peel showed good mechanical properties, although less than synthetic plastics as polyethylene; however they can be an option for specific applications like mulching, because their biodegradability

PROPUESTA PARA LA MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS A TRAVÉS DE LA LOMBRICULTURA EN EL DISTRITO DE PILLCO MARCA - 2020

En el distrito de Pillco Marca, los residuos sólidos orgánicos llegan a un 70.12% del total de residuos sólidos que se genera, de acuerdo al último estudio de caracterización de residuos sólidos Municipales ejercido en el año 2019. A fin de minimizar dicho porcentaje, enfermedades, molestias a la población ya que los residuos sólidos orgánicos emanan olores y atraen plagas de insectos, moscas y mosquitos es necesario que se realice el presente proyecto de investigación titulada “Propuesta para la minimización de residuos sólidos orgánicos a través de la lombricultura en el distrito de Pillco Marca – 2020”, que tuvo como objetivo proponer la minimización de residuos sólidos orgánicos a través de la lombricultura en el distrito de Pillco Marca – 2020. Para llegar a cumplir el objetivo planteado, se tuvo que realizar una encuesta a la población de Pillco Marca, debido a su extensa población se usó una fórmula para determinar la población muestral quedando con 50 viviendas participantes ubicadas en distintos puntos de Cayhuayna Baja. El presente proyecto se divide en cinco capítulos, se tuvo como resultado que en las muestras (50 viviendas encuestadas), un 54%(27) no seleccionan sus residuos sólidos generados en su hogar y de estas 50 viviendas un 56%(28) desechan al carro recolector. Se llegó a la conclusión, que el manejo adecuado de los residuos sólidos en el distrito de Pillco Marca no se está cumpliendo por ende es imprescindible realizar la propuesta de minimización de residuos sólidos orgánicos a través de la lombricultura y hay interés de la población muestral en querer aprovechar estos residuos y aportar al medio ambiente.Tesi

Evaluación del potencial de biometanización de la co-digestión de lodos provenientes del tratamiento de aguas residuales municipales mezclados con residuos de alimentos

RESUEMN: La digestión anaerobia es una de las tecnologías más ampliamente utilizadas para el tratamiento de los lodos que se producen en las plantas de tratamiento de agua residual, debido a sus ventajas económicas, técnicas y ambientales. En esta investigación se evaluó el potencial de biometanización en la co-digestión de distintas mezclas de lodos primarios, y de mezclas de lodos primarios y secundarios (LP-LSE) con residuos de alimentos (RA), con el fin de determinar las proporciones de mezclas óptimas. Los resultados de la investigación muestran que para las mezclas de lodo primario con residuos de alimentos evaluadas, la mezcla óptima fue LP:RA=30:70, que corresponde a la mezcla con mayor relación C/N (11,14), mayor producción de metano (0,26 L CH4/g SV) y mayor remoción de sólidos volátiles (29,04%). Aunque no se presentó diferencia significativa entre las producciones de metano del lodo primario y la mezcla LP:RA=70:30, sí hubo diferencias entre la producción de metano de las mezclas LP:RA=50:50, LP:RA=30:70 y la del lodo primario, lo que muestra que la co-digestión del lodo primario y los residuos de alimentos permite mejorar la digestión de éste. En cuanto a las mezclas de lodo primario y lodo secundario espesado con residuos de alimentos, al igual que en las mezclas de lodo primario y residuos de alimentos, la mezcla óptima correspondió a la mezcla con mayor contenido de residuos de alimentos, proporción (LP+LSE):RA=30:70. Esta mezcla presentó la mayor relación C/N (10,77) y mayor producción de metano (0,25 L CH4/g SV)

Estudio bibliográfico del estado del arte de la digestión anaerobia de residuos sólidos orgánicos y mejora del proceso mediante pretratamientos

El objetivo de este trabajo es realizar un estudio bibliográfico sobre el estado del arte de la digestión anaerobia de residuos sólidos orgánicos, comenzando con su definición y una clasificación general. A continuación, se justifica la necesidad de tratar estos residuos, así como su posibilidad de convertirlos en un recurso mediante el proceso de digestión anaerobia. Este proceso supone una oportunidad ambiental y tecnológicamente atrayente derivada del uso del biogás como energía renovable. La metodología abordada en este estudio se basa en la búsqueda y organización de la información, así como en los criterios de selección bibliográfica que se ajusten de forma explícita al tema tratado. Por otro lado, se ha analizado el proceso de digestión anaerobia explicando sus fases, las principales bacterias involucradas, los parámetros que afectan y las tecnologías que pueden llevarse a cabo en este proceso con el consumo energético asociado. Finalmente, se efectúa un análisis comparativo de los métodos de pretratamientos, entre los que destacan los pretratamientos mecánicos, térmicos, químicos y termoquímicos y biológicos, que permiten mejorar el proceso de digestión anaerobia y obtener un mayor rendimiento energético.El presente documento contiene 34 páginas

Aprovechamiento de tereftalato de polietileno (PET) reciclado y residuo aserrín de madera para el desarrollo de un compuesto plástico-madera

Los residuos tanto madereros y termoplásticos poliméricos son poco reutilizados, por ende, terminan su vida útil depositados en lugares inadecuados contaminando el medio ambiente. Este trabajo de investigación tiene como objetivo desarrollar un compuesto de plástico-madera (Wood Plastic Composite - WPC) a base de Tereftalato de Polietileno (PET) reciclado y residuos de aserrín de madera (RAM). La metodología empleado en todo el proceso fue desde la obtención de materia prima (PET reciclado, aserrín de madera y adicional arcilla bentonita) hasta obtener compuestos plástico-madera y cuerpos a probetas según ASTM D 638 de tipo IV, se caracterizaron las propiedades fisicoquímica y granulométrica de la materia prima, luego se obtuvo las compuestos plástico madera por metodología de fusión térmica, en las probetas se analizaron las características de propiedades mecánicas, análisis de microscopia electrónica de barredura, ensayo de difracción rayos X y el estudio de biodegradabilidad. Los resultados morfológicos por microscopia electrónica de barredura se observó una buena mezcla de los tres componentes de plástico-madera, y también se llegó identificar por DRX los picos característicos de existencia PET reciclado, aserrín de madera y arcilla bentonita. Los resultados de las propiedades mecánicas como Ruptura de Tracción (MPa) se encuentra entre 4456 MPa a 9441 MPa, asimismo las características de elongación (%) se encuentra entre 1.3 % a 2.7 %. los análisis estadísticos ANOVA indica un buen coeficiente de determinación de 83 % para fuerza de ruptura y 82 % en elongación (%), y los resultados de biodegradabilidad tuvo una pérdida de peso 16.72, 14.67 y 10.17 % durante 4 meses, llegando a predecir su biodegradabilidad al 100% entre 2 a 4 años aproximadamente 2 a 4 años aproximadamente.TesisLIMAEscuela Profesional de Ingeniería AmbientalBiodiversidad y calidad ambienta