Se presentan los primeros resultados obtenidos del estudio de los parámetros característicos de la degradación de residuos orgánicos colectados en un frigorífico de peces ubicado en Bella Vista – Corrientes- Argentina. Se armaron 8 reactores a escala de laboratorio y un digestor de 200 l instalado a campo abierto. Las temperaturas de trabajo en ambas situaciones fueron entre 25 y 35 °C, tiempo de retención hidráulico 30 días, y el contenido de estiércol en la suspensión: 10%, 25%, 50% y 100% en el laboratorio y 50% en el digestor de campo. Los reactores de laboratorio se hicieron funcionar de manera discontinua. Se midieron la cantidad de biogás generado y acumulado.
La concentración de metano en el biogás generado a campo abierto varió entre 45% y 60%. Se concluyó que el tratamiento anaerobio del efluente colectado en el frigorífico es una opción de depuración biológica y técnica de generación de energía útil.The characteristic parameters of the degradation of organic waste collected in a fish slaughterhouse located in Bella Vista – Corrientes- Argentina were study using 8 laboratory scale reactors and 200 l digester. Temperatures in both situations were between 25 and 35 ° C, hydraulic retention time 30 days, and the content of manure in suspension: 10%, 25%, 50% and 100% in the laboratory and 50% in the digester field. Laboratory reactors were operated batchwise. Biogas generated and accumulated were measured. Methane concentration varied between 45% and 60%. The anaerobic treatment of effluent collected in a slaughterhouse, is an option of biological and technical debugging generating useful energy.Tema 6: Energía eólica, geotermia, biomasa y otras energías no convencionales.Facultad de Arquitectura y Urbanism

Bertona, V.

Gómez, C.

Martínez, F.

Monzón, V.

Planisich, N.

Sogari, N.

Vázquez, F.

SEDICI - Repositorio de la UNLP

  
 
 
 
 
 
GENERACIÓN DE BIOGAS A PARTIR DE LA DEGRADACIÓN DE RESIDUOS 
ORGÁNICOS DE FRIGORÍFICOS 
 
Sogari N1,  Vazquez F, Martinez F, Gomez C, Bertona V, Monzón V, Planisich N.  
- FaCENA- UNNE 
Avenida Libertad 5460 C.P. 3400 – Corrientes - Argentina 
Tel. (54) - 3783 - 473931 int 134. e-mail: noemisogari@gmail.com 
 
Recibido 10/08/16, aceptado 10/10/16 
 
RESUMEN: Se presentan los primeros resultados obtenidos del estudio de los parámetros 
característicos de la degradación de residuos orgánicos  colectados en un frigorífico de peces  ubicado 
en  Bella Vista – Corrientes- Argentina.  Se armaron 8 reactores a escala de laboratorio y un digestor 
de 200 l instalado a campo abierto. Las temperaturas de trabajo  en ambas situaciones fueron  entre 25 
y 35 °C, tiempo de retención hidráulico 30 días, y el contenido de estiércol en la suspensión: 10%, 
25%, 50% y 100% en el laboratorio y 50% en el digestor de campo. Los reactores de laboratorio se 
hicieron funcionar de manera discontinua. Se midieron la cantidad de biogás generado y acumulado.  
La concentración de metano en el biogás generado a campo abierto varió entre 45% y 60%. Se 
concluyó que el tratamiento anaerobio del efluente colectado en el frigorífico es una opción de 
depuración biológica y técnica de generación de energía útil.  
 
Palabras clave: biogás, efluentes, metano 
 
INTRODUCCIÓN 
 
La generación de  desechos orgánicos es una problemática ambiental mundial y en especial los que se 
generan en la industria cárnica, porque los métodos tradicionales para el saneamiento de esos efluentes 
no han logrado una eficiencia óptima, en la disminución de los índices de contaminación del agua, 
además su aplicación es costosa por lo que las industrias optan por verter los deshechos al rio o 
laguna.   La carga orgánica de los mismos es demasiada (Uicab Brito 2003),  siendo la sangre el 
principal contaminante, aporta una DQO total de 375.000 mg/l y una elevada cantidad de nitrógeno, 
con una relación carbono/nitrógeno del orden de 3:4. Se estima que alrededor de un 20% de la sangre 
va a los vertidos finales. También las proteínas y las grasas, componentes de la carga orgánica, están 
presentes en las aguas de lavado. Se estima que entre el 35 - 55% del total de la carga contaminante 
medida en DBO5, son arrastradas por las aguas de limpieza (Maldonado M, J 1992). Dado que el 
manejo y aprovechamiento de la carga orgánica son casi nulos, en Latinoamérica, se puede afirmar 
que la problemática es seria. 
 
Los desechos orgánicos obtenidos en los mataderos  podrían ser considerados como una productiva 
fuente de energía en lugar de solo un contaminante del ambiente. 
 
Los residuos orgánicos procedentes de la actividad en mataderos generan altos niveles de 
contaminación, situación que se vuelve especialmente difícil en los pequeños establecimientos, donde 
las limitaciones técnicas y económicas no permiten operar medidas de gestión medioambiental 
adecuadas para resolver el problema de forma permanente. Las principales fuentes de contaminación 
de las aguas residuales de las plantas de procesamiento de carne son la sangre,  los residuos de carne y 
grasa, estiércol, pelos, plumas, huesos, proteínas (Muñoz Muñoz, Deyanira 2000).  
     
                                                          
1 Directora del PI 12F021 de CyT-UNNE 
              ASADES 
Acta de la XXXIX Reunión de Trabajo de la Asociación  
Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente 
Vol. 4, pp. 06.27-06.33, 2016.  Impreso en la Argentina.   
ISBN 978-987-29873-0-5 
06.27 
  
 
Los tratamientos aerobios y anaerobios constituyen las dos grandes opciones de depuración biológica. 
El hecho de no necesitar aireación hace que la digestión anaerobia resulte mucho más favorable 
económicamente, permitiendo en muchos casos la autonomía o autosuficiencia de las plantas de 
tratamiento. 
 
El tratamiento de los deshechos, mediante una mayor eficiencia en el proceso de transformación de 
bienes y servicios, significa altos costos económicos, por lo que resulta necesario optar por una 
tecnología simple en el manejo de los residuos generados,  que sea orientada hacia la economía y 
simplificación de los procesos. 
 
En virtud de los elevados costos de operación y funcionamiento intrínsecos de los tratamientos 
convencionales (el uso de sustancias químicas quelantes, la desinfección adicionando cloro  antes 
pasar por la precipitación química y la sedimentación)  la implementación de sistemas de tratamiento 
de agua residual es un problema significativo. A partir de ello surge la necesidad de la adaptación de 
tecnologías de tratamientos modernos capaces de remover los principales contaminantes de las aguas 
residuales, con bajos costos de construcción, económicamente factibles y autosostenibles  (Guerrero E. 
2004.)  El objetivo del presente trabajo ha sido estudiar los parámetros físico- químicos de los 
efluentes de un frigorífico de peces, a fin de analizar la factibilidad de desarrollar un sistema de 
biodigestión de desechos como parte del tratamiento de efluentes. 
 
El biogás representa una  alternativa de  promoción de las energías renovables para la reducción de las 
emisiones de gases de efecto invernadero. El biogás es energía limpia  y renovable,  la que sería una 
buena alternativa para aprovechar  los desechos orgánicos generados en los mataderos. 
 
MATERIALES Y METODOS 
 
Materia prima 
Los efluentes generados en  la planta están constituidos por una fracción líquida que incluye a la 
sangre y a las aguas de lavado partículas de grasa, pedazos de carne y vísceras, cabezas, aletas y 
espinazos. Para lograr una mejor caracterización, las muestras fueron recolectadas al momento de la 
faena en la salida de desagüe durante los momentos de: desangrado, eviscerado y prolijado. Las 
muestras fueron empaquetadas en  bolsas de polietileno y almacenadas en un congelador hasta su uso. 
La porción sólida de la mezcla utilizada estuvo constituida por  vísceras, en tanto que la líquida estuvo 
formada por la sangre y las aguas de lavado generadas durante la etapa de prolijado. 
Como inóculo, se utilizó estiércol de cerdo. Se utilizaron cuatro porcentajes de inóculo: 10, 25, 50 y 
100%, calculados respecto del volumen de sólido, por lo que el último digestor no poseía vísceras. Se 
armaron dos reactores en paralelo para cada porcentaje de inóculo fijado, en total se armaron 8 
equipos en el laboratorio. 
 
Reactor 
En el laboratorio, las experiencias se realizaron usando digestores tipo batch, el cual se carga una sola 
vez en forma total y la descarga se efectúa una vez completado el proceso, según lo descripto por 
Sievers y Brune (1978).  Cada reactor estaba equipado con los puertos de entrada y salida para la 
alimentación de la mezcla del sustrato más inóculo y del gas respectivamente. El volumen de los 
kitasatos usados como reactores fue de 1 litro (Fig 1). 
El volumen total de mezcla  ocupó 2/3 de la capacidad total del reactor, considerando esto como una 
medida de seguridad pues se necesita contemplar el volumen de biogás almacenado en el mismo.  
 
Condiciones de operación     
 
Los reactores (8 en total)  trabajaron a temperatura ambiente, normalmente entre 25 y 32ºC, las que se 
corresponden con  un régimen mesofilíco de crecimiento bacteriano.  
Para medir el biogás generado en cada reactor, se empleó un sistema de desplazamiento de agua 
haciendo uso de un dispositivo conformado por un Kitasato de 500 ml, que trabajó como frasco  de  
06.28 
  
Mariotte (15 % NaOH), provisto de un tapón de goma al que se le ha incorporado una pequeña 
tubuladura que lo atraviesa. (Figura 2 y 3) 
 
  
 
Figura 1. Aspecto de los reactores en laboratorio Figura 2. Medidor de biogás generado 
 
 
Figura 3. Esquema del equipo armado en el laboratorio 
 
 
Los parámetros operacionales se determinaron de acuerdo con el “Standard Methods for the 
Examination of Water and Wastewater” (Edición 1989):  
• Sólidos Sedimentables (SS): determinado por decantación a partir de un volumen de muestra 
dejado en reposo en un recipiente Imhoff  durante  10 minutos y a las 2 horas, expresándose el 
volumen sedimentado en el fondo del cono en ml/L. Los SS nos dieron  idea de la cantidad de lodos 
que se producirán en la decantación primaria. 
• Sólidos Totales (o residuo total): se realizó evaporando un volumen conocido de muestra y secando 
el residuo en estufa a 105ºC, hasta pesada constante, indicándose el resultado en mg/L. Esta medida 
nos permitió conocer el contenido total de sustancias no volátiles y volátiles presentes en la muestra.  
• Sólidos Fijos (o residuo fijo): determinado mediante la ignición del residuo producido en el análisis 
de ST a peso constante en un horno de mufla a una temperatura de 600ºC durante 2 horas, luego de lo 
cual se obtuvo el peso del residuo. El resultado se indicó en mg/L y nos permitió conocer  la porción 
de materia mineral de la muestra 
• Sólidos volátiles (o residuo volátil): indicador de la cantidad de materia orgánica presente en la 
muestra, se lo calculó por diferencia entre los sólidos totales y los fijos. El resultado se indicó en 
mg/L. 
• Demanda Química de Oxígeno (DQO): La cantidad de oxigeno equivalente (g. L-1) necesaria para 
oxidar químicamente todos los compuestos oxidables presentes en el ensayo se obtuvo al inicio y al 
final de la experiencia realizada en el laboratorio. 
• Ácidos Grasos Volátiles: Se determinó destilando el líquido sobrenadante de la muestra y luego 
valorando el destilado con solución de hidróxido de sodio. El resultado se expresó como ml/L de ácido 
acético. El contenido de AGV que no excedieron los 100 – 300mg/L indicaron que las condiciones 
ambientales eran favorables para el desarrollo de bacterias metanogénicas. 
Desplazamiento de 
agua indicador de la 
generación de biogas 
06.29 
  
• Test bioquímico de potencial de Metano, permitió  determinar el rendimiento de metano de 
un sustrato de la materia orgánica por digestión anaerobia.   La prueba de BMP es ampliamente 
aplicada a determinar la biodegradabilidad anaerobia de residuos y resultó de utilidad para 
determinar la cantidad de metano (l metano / g DQO eliminado) que los residuos pueden 
potencialmente producir en condiciones anaeróbicas (Angelidaki I, 2009) 
 
RESULTADOS  
 
Las distintas proporciones de inóculos mezclados con los efluentes extraídos del frigorífico, se 
analizaron con respecto a los sólidos totales, volátiles y fijos  y DQO. 
 
Parámetros 10% 25% 50% 100% 
Residuo total 
(mg/L) 
127950  105380  101250  124330   
Residuo fijo 
(mg/L) 
   4230      7370  14130 49110   
Residuo volátil 
(mg/L) 
123720 98010 87120 75220 
DQO (mg/L) 130020 99220 90040 77400 
 
Tabla 1. Parámetros medidos al inicio de la digestión. 
     
Parámetros 10% 25% 50% 100% 
Residuo total 
(mg/L) 
108040  
  
102880 92380 62920 
Residuo fijo 
(mg/L) 
6410  
  
11030 13100 30990 
Residuo volátil 
(mg/L) 
101640  91850  79280  31930 
DQO (mg/L) 103820  
  
79500 68040 32240 
    Tabla 2. Parámetros medidos al final de la digestión. 
     
 
El contenido de sólidos totales fue mayor en la mezcla al 10% de inóculo, tanto al inicio como 
al final de la experiencia.  
 
Producción de Gas 
El biogás se recogió diariamente por el desplazamiento de agua en  la botella. La concentración 
de metano en el biogás se determinó con un cromatógrafo de gases Agilent 7890 A, gas 
portador Nitrogeno, y detector FID y de captura electrónica.   
 La evolución del proceso de digestión anaerobia se representa en la Figura 2. Los volúmenes 
empezaron a medirse a partir del quinto día del proceso ya que en los primeros días solo se 
producen gases H2S y CO2. Puede observarse que entre los 30 y 40 días todos los digestores 
manifestaron una merma en la producción de biogás, llegando incluso a cero en los reactores 
R10 y R25. Este fenómeno se atribuye al descenso de la temperatura ambiente que había 
alcanzado los 22ºC en el período mencionado, inhibiendo o retrasando el crecimiento 
bacteriano. 
06.30 
  
 
 
Figura 4. Evolución de la producción de biogás generado en los ensayos. 
El nivel de biogás generado después de 60 días, indicó que la conversión orgánica se había 
completado. El biogás acumulado en el reactor al 50% fue aproximadamente de 1030 ml.  El 
porcentaje máximo de gas metano obtenido a partir de las cuatro  muestras fue del 30,2 %, 40,4, 46%  
y 60,5%, que es el rango típico (Karellas et al., 2010). En todos los casos, la máxima concentración de 
metano se alcanzó entre el día 45 y 55.  La concentración de metano en el reactor que contenía la 
mezcla al 10% de inóculo fue menor que en el resto. 
 
En el campo bajo condiciones reales. 
 
El equipo armado e instalado en el campo, bajo condiciones reales, consta de dos tachos de 200 litros, 
uno se utilizó para la degradación de la biomasa y el segundo para retener el biogás dentro de una 
campana formada por un tacho de plástico en trampa de agua (Fig. 5 y 6). El digestor posee dos grifos, 
uno superior para controlar el nivel de líquido y uno inferior para el vaciado. Ambos tachos se 
conectan por mangueras de PVC y la campana de biogás se posee salida al exterior previo paso por un 
manómetro.  
 
 
 
 
Figura 5. Esquema del biodigestor. 
06.31 
  
 
 
 
Figura 6. Biodigestor. Tacho de la izquierda contiene la biomasa y el de la derecha la campana para 
recoger el biogás. 
 
Se cargó, las dos terceras partes del digestor con la mezcla, alcanzando un total de 120 kg de inóculo 
más vísceras.  
La mezcla  incorporada al fermentador, consistió en  50% estiércol de cerdo (inóculo) y 50% vísceras 
de pescados (sustrato). Se completó las dos terceras partes del volumen del fermentador, dejando la 
tercera parte libre para el biogás.  
 
Los parámetros físico-químicos determinados fueron los mismos que los obtenidos durante la 
experiencia en laboratorio. Los resultados de los análisis se exponen en la tabla 3.  
 
El contenido de metano en el biogás generado varió entre 45% y 60%.  La máxima concentración de 
metano se obtuvo entre los días 45 y 58 del proceso de degradación. 
 
Parámetros                                                          Semana 
1 2 3 4 5 6 7 
DQO 
(mg/l) 
13850 12775 10973 9785 8446 7432.5 5430 
Ácidos 
libres 
1011 342 171 118.5 106.9 42.8 42.8 
Sólidos 
Totales 
(mg/l) 
2488 2176 2154 2148 2134 1974 2148 
Sólidos 
Fijos 
(mg/l) 
190 1270 1134 1078 1094 1406 1222 
Sólidos 
Volátiles 
(mg/l) 
2298 906 1020 1106 1040 568 926 
 
Tabla N° 3: Parámetros seguidos en función de las semanas 
 
Los resultados de los análisis expuestos  en la tabla 3,   muestran que  la reducción ha sido del 61%, es 
decir que el 39% quedó sin oxidarse, este parámetro resulta buen indicador del consumo de materia 
orgánica, lo que nos permitiría controlar el grado de digestión mediante su seguimiento. 
 
CONCLUSIONES 
 
Los resultados de este estudio muestran que técnicamente es factible producir biogás a partir de la 
digestión anaerobia de estiércol de cerdo más efluente de un frigorífico de peces. 
 
06.32 
  
Se pudo comprobar que los desechos producidos por el frigorífico de peces contienen una carga 
orgánica tal que precisa de tratamientos que ayuden a contrarrestarla. A tal fin se realizaron ensayos 
con biodigestores, que demostraron la factibilidad de utilizar estos residuos para la producción de 
biogás. 
Los datos y conocimientos aportados  en trabajo  pueden considerarse como preliminares,  sin 
embargo permitieron  demostrar la factibilidad de utilizar estos residuos para la generación de energía 
útil.   
 
La experiencia realizada a campo abierto  mostró que  la digestión anaeróbica de los efluentes del 
frigorífico, constituye una alternativa  para el tratamiento de éstos, destinada a disminuir el impacto 
ambiental de la actividad; y al mismo tiempo podría ser aprovechado como un generador de biogás 
que contribuya proveyendo de energía auxiliar para uso en el establecimiento. 
 
REFERENCIAS  
 
Angelidaki, I., M. Alves, D. Bolzonella, L. Borzacconi and J.L. Campos et al., 2009. Defining the 
Biomethane Potential (BMP) of solid organic wastes and energy crops: A proposed protocol for batch 
assays. Water Sci. Technol., 59: 927-934. 
 
Guerrero E., Jhoniers y Ramírez F., Ignacio. 2004. Manejo ambiental de residuos en mataderos de 
pequeños municipios. Scientia et Technica Año X, No 26. UTP. ISSN: 0122-1701.          
 
Karellas, S., I. Boukis and G. Kontopoulos. Development of an investment decision tool for biogas 
production from agricultural waste. Renew. Sustain. Energy Rev., 14: 1273-1282. 2010. 
 
Maldonado M, J. Evaluación de un sistema de tratamiento de aguas residuales de matadero. 
Universidad Nacional de Colombia. 1992 
 
Muñoz Muñoz, Deyanira. Sistema de tratamiento de aguas residuales de matadero: para una población 
menor a 2000 habitantes. Revista Biotecnología en el Sector  Agropecuario y Agroindustrial. Vol. 3 
ISSN-1909-9959. 
 
Nuñez F, Urrutia F, Gonzalez E, Urcelay S. Determinación química en excretas de cerdo sometidas a 
biodigestion anaeróbica en laboratorio. Avances en Cs Veterinarias. Vol 2. N° 1 42-46- 1987 
 
Rivas Solano, Olga; Vargas, Margie Faith; Guillén Watson, Rossy . Biodigestores: factores químicos, 
físicos y biológicos relacionados con su productividad. Tecnología en Marcha,   Vol. 23, N.° 1, Enero-
Marzo 2010, P. 39-46. 
 
Sievers, D, Brune D. Carbon/Nitrogen ratio and anaerobic digestión of swine waste. Trans. ASAE; 
Am. Soc. Agric. Eng 21; 537-541- 1978. 
 
Uicab-Brito, C.A. Sandoval Castro -Uso Del Contenido Ruminal Y Algunos Residuos De La Industria 
Cárnica En  La Elaboración De Composta L.A. - Tropical and Subtropical Agroecosystems, Vol. 2, 
Núm. 2, 2003, pp.45-63 
 
ABSTRACT 
 
The characteristic parameters of the degradation of organic waste collected in a fish slaughterhouse 
located in Bella Vista – Corrientes- Argentina were study using 8 laboratory scale reactors and 200 l 
digester.  Temperatures in both situations were between 25 and 35 ° C, hydraulic retention time 30 
days, and the content of manure in suspension: 10%, 25%, 50% and 100% in the laboratory and 50% 
in the digester field. Laboratory reactors were operated batchwise. Biogas generated and accumulated 
were measured.  Methane concentration varied between 45% and 60%.  The anaerobic treatment of 
effluent collected in a slaughterhouse, is an option of biological and technical debugging generating 
useful energy. 
Keywords:  effluents, biogas, methane 
06.33 


Spanish

Generación de biogas a partir de la degradación de residuos orgánicos de frigoríficos

Servicio de Difusión de la Creación Intelectual

       GENERACIÓN DE BIOGAS A PARTIR DE LA DEGRADACIÓN DE RESIDUOS ORGÁNICOS DE FRIGORÍFICOS  Sogari N1,  Vazquez F, Martinez F, Gomez C, Bertona V, Monzón V, Planisich N.  - FaCENA- UNNE Avenida Libertad 5460 C.P. 3400 – Corrientes - Argentina Tel. (54) - 3783 - 473931 int 134. e-mail: noemisogari@gmail.com  Recibido 10/08/16, aceptado 10/10/16  RESUMEN: Se presentan los primeros resultados obtenidos del estudio de los parámetros característicos de la degradación de residuos orgánicos  colectados en un frigorífico de peces  ubicado en  Bella Vista – Corrientes- Argentina.  Se armaron 8 reactores a escala de laboratorio y un digestor de 200 l instalado a campo abierto. Las temperaturas de trabajo  en ambas situaciones fueron  entre 25 y 35 °C, tiempo de retención hidráulico 30 días, y el contenido de estiércol en la suspensión: 10%, 25%, 50% y 100% en el laboratorio y 50% en el digestor de campo. Los reactores de laboratorio se hicieron funcionar de manera discontinua. Se midieron la cantidad de biogás generado y acumulado.  La concentración de metano en el biogás generado a campo abierto varió entre 45% y 60%. Se concluyó que el tratamiento anaerobio del efluente colectado en el frigorífico es una opción de depuración biológica y técnica de generación de energía útil.   Palabras clave: biogás, efluentes, metano  INTRODUCCIÓN  La generación de  desechos orgánicos es una problemática ambiental mundial y en especial los que se generan en la industria cárnica, porque los métodos tradicionales para el saneamiento de esos efluentes no han logrado una eficiencia óptima, en la disminución de los índices de contaminación del agua, además su aplicación es costosa por lo que las industrias optan por verter los deshechos al rio o laguna.   La carga orgánica de los mismos es demasiada (Uicab Brito 2003),  siendo la sangre el principal contaminante, aporta una DQO total de 375.000 mg/l y una elevada cantidad de nitrógeno, con una relación carbono/nitrógeno del orden de 3:4. Se estima que alrededor de un 20% de la sangre va a los vertidos finales. También las proteínas y las grasas, componentes de la carga orgánica, están presentes en las aguas de lavado. Se estima que entre el 35 - 55% del total de la carga contaminante medida en DBO5, son arrastradas por las aguas de limpieza (Maldonado M, J 1992). Dado que el manejo y aprovechamiento de la carga orgánica son casi nulos, en Latinoamérica, se puede afirmar que la problemática es seria.  Los desechos orgánicos obtenidos en los mataderos  podrían ser considerados como una productiva fuente de energía en lugar de solo un contaminante del ambiente.  Los residuos orgánicos procedentes de la actividad en mataderos generan altos niveles de contaminación, situación que se vuelve especialmente difícil en los pequeños establecimientos, donde las limitaciones técnicas y económicas no permiten operar medidas de gestión medioambiental adecuadas para resolver el problema de forma permanente. Las principales fuentes de contaminación de las aguas residuales de las plantas de procesamiento de carne son la sangre,  los residuos de carne y grasa, estiércol, pelos, plumas, huesos, proteínas (Muñoz Muñoz, Deyanira 2000).                                                                 1 Directora del PI 12F021 de CyT-UNNE               ASADES Acta de la XXXIX Reunión de Trabajo de la Asociación  Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente Vol. 4, pp. 06.27-06.33, 2016.  Impreso en la Argentina.   ISBN 978-987-29873-0-5 06.27    Los tratamientos aerobios y anaerobios constituyen las dos grandes opciones de depuración biológica. El hecho de no necesitar aireación hace que la digestión anaerobia resulte mucho más favorable económicamente, permitiendo en muchos casos la autonomía o autosuficiencia de las plantas de tratamiento.  El tratamiento de los deshechos, mediante una mayor eficiencia en el proceso de transformación de bienes y servicios, significa altos costos económicos, por lo que resulta necesario optar por una tecnología simple en el manejo de los residuos generados,  que sea orientada hacia la economía y simplificación de los procesos.  En virtud de los elevados costos de operación y funcionamiento intrínsecos de los tratamientos convencionales (el uso de sustancias químicas quelantes, la desinfección adicionando cloro  antes pasar por la precipitación química y la sedimentación)  la implementación de sistemas de tratamiento de agua residual es un problema significativo. A partir de ello surge la necesidad de la adaptación de tecnologías de tratamientos modernos capaces de remover los principales contaminantes de las aguas residuales, con bajos costos de construcción, económicamente factibles y autosostenibles  (Guerrero E. 2004.)  El objetivo del presente trabajo ha sido estudiar los parámetros físico- químicos de los efluentes de un frigorífico de peces, a fin de analizar la factibilidad de desarrollar un sistema de biodigestión de desechos como parte del tratamiento de efluentes.  El biogás representa una  alternativa de  promoción de las energías renovables para la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. El biogás es energía limpia  y renovable,  la que sería una buena alternativa para aprovechar  los desechos orgánicos generados en los mataderos.  MATERIALES Y METODOS  Materia prima Los efluentes generados en  la planta están constituidos por una fracción líquida que incluye a la sangre y a las aguas de lavado partículas de grasa, pedazos de carne y vísceras, cabezas, aletas y espinazos. Para lograr una mejor caracterización, las muestras fueron recolectadas al momento de la faena en la salida de desagüe durante los momentos de: desangrado, eviscerado y prolijado. Las muestras fueron empaquetadas en  bolsas de polietileno y almacenadas en un congelador hasta su uso. La porción sólida de la mezcla utilizada estuvo constituida por  vísceras, en tanto que la líquida estuvo formada por la sangre y las aguas de lavado generadas durante la etapa de prolijado. Como inóculo, se utilizó estiércol de cerdo. Se utilizaron cuatro porcentajes de inóculo: 10, 25, 50 y 100%, calculados respecto del volumen de sólido, por lo que el último digestor no poseía vísceras. Se armaron dos reactores en paralelo para cada porcentaje de inóculo fijado, en total se armaron 8 equipos en el laboratorio.  Reactor En el laboratorio, las experiencias se realizaron usando digestores tipo batch, el cual se carga una sola vez en forma total y la descarga se efectúa una vez completado el proceso, según lo descripto por Sievers y Brune (1978).  Cada reactor estaba equipado con los puertos de entrada y salida para la alimentación de la mezcla del sustrato más inóculo y del gas respectivamente. El volumen de los kitasatos usados como reactores fue de 1 litro (Fig 1). El volumen total de mezcla  ocupó 2/3 de la capacidad total del reactor, considerando esto como una medida de seguridad pues se necesita contemplar el volumen de biogás almacenado en el mismo.   Condiciones de operación      Los reactores (8 en total)  trabajaron a temperatura ambiente, normalmente entre 25 y 32ºC, las que se corresponden con  un régimen mesofilíco de crecimiento bacteriano.  Para medir el biogás generado en cada reactor, se empleó un sistema de desplazamiento de agua haciendo uso de un dispositivo conformado por un Kitasato de 500 ml, que trabajó como frasco  de  06.28   Mariotte (15 % NaOH), provisto de un tapón de goma al que se le ha incorporado una pequeña tubuladura que lo atraviesa. (Figura 2 y 3)     Figura 1. Aspecto de los reactores en laboratorio Figura 2. Medidor de biogás generado   Figura 3. Esquema del equipo armado en el laboratorio   Los parámetros operacionales se determinaron de acuerdo con el “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater” (Edición 1989):  • Sólidos Sedimentables (SS): determinado por decantación a partir de un volumen de muestra dejado en reposo en un recipiente Imhoff  durante  10 minutos y a las 2 horas, expresándose el volumen sedimentado en el fondo del cono en ml/L. Los SS nos dieron  idea de la cantidad de lodos que se producirán en la decantación primaria. • Sólidos Totales (o residuo total): se realizó evaporando un volumen conocido de muestra y secando el residuo en estufa a 105ºC, hasta pesada constante, indicándose el resultado en mg/L. Esta medida nos permitió conocer el contenido total de sustancias no volátiles y volátiles presentes en la muestra.  • Sólidos Fijos (o residuo fijo): determinado mediante la ignición del residuo producido en el análisis de ST a peso constante en un horno de mufla a una temperatura de 600ºC durante 2 horas, luego de lo cual se obtuvo el peso del residuo. El resultado se indicó en mg/L y nos permitió conocer  la porción de materia mineral de la muestra • Sólidos volátiles (o residuo volátil): indicador de la cantidad de materia orgánica presente en la muestra, se lo calculó por diferencia entre los sólidos totales y los fijos. El resultado se indicó en mg/L. • Demanda Química de Oxígeno (DQO): La cantidad de oxigeno equivalente (g. L-1) necesaria para oxidar químicamente todos los compuestos oxidables presentes en el ensayo se obtuvo al inicio y al final de la experiencia realizada en el laboratorio. • Ácidos Grasos Volátiles: Se determinó destilando el líquido sobrenadante de la muestra y luego valorando el destilado con solución de hidróxido de sodio. El resultado se expresó como ml/L de ácido acético. El contenido de AGV que no excedieron los 100 – 300mg/L indicaron que las condiciones ambientales eran favorables para el desarrollo de bacterias metanogénicas. Desplazamiento de agua indicador de la generación de biogas 06.29   • Test bioquímico de potencial de Metano, permitió  determinar el rendimiento de metano de un sustrato de la materia orgánica por digestión anaerobia.   La prueba de BMP es ampliamente aplicada a determinar la biodegradabilidad anaerobia de residuos y resultó de utilidad para determinar la cantidad de metano (l metano / g DQO eliminado) que los residuos pueden potencialmente producir en condiciones anaeróbicas (Angelidaki I, 2009)  RESULTADOS   Las distintas proporciones de inóculos mezclados con los efluentes extraídos del frigorífico, se analizaron con respecto a los sólidos totales, volátiles y fijos  y DQO.  Parámetros 10% 25% 50% 100% Residuo total (mg/L) 127950  105380  101250  124330   Residuo fijo (mg/L)    4230      7370  14130 49110   Residuo volátil (mg/L) 123720 98010 87120 75220 DQO (mg/L) 130020 99220 90040 77400  Tabla 1. Parámetros medidos al inicio de la digestión.      Parámetros 10% 25% 50% 100% Residuo total (mg/L) 108040    102880 92380 62920 Residuo fijo (mg/L) 6410    11030 13100 30990 Residuo volátil (mg/L) 101640  91850  79280  31930 DQO (mg/L) 103820    79500 68040 32240     Tabla 2. Parámetros medidos al final de la digestión.       El contenido de sólidos totales fue mayor en la mezcla al 10% de inóculo, tanto al inicio como al final de la experiencia.   Producción de Gas El biogás se recogió diariamente por el desplazamiento de agua en  la botella. La concentración de metano en el biogás se determinó con un cromatógrafo de gases Agilent 7890 A, gas portador Nitrogeno, y detector FID y de captura electrónica.    La evolución del proceso de digestión anaerobia se representa en la Figura 2. Los volúmenes empezaron a medirse a partir del quinto día del proceso ya que en los primeros días solo se producen gases H2S y CO2. Puede observarse que entre los 30 y 40 días todos los digestores manifestaron una merma en la producción de biogás, llegando incluso a cero en los reactores R10 y R25. Este fenómeno se atribuye al descenso de la temperatura ambiente que había alcanzado los 22ºC en el período mencionado, inhibiendo o retrasando el crecimiento bacteriano. 06.30     Figura 4. Evolución de la producción de biogás generado en los ensayos. El nivel de biogás generado después de 60 días, indicó que la conversión orgánica se había completado. El biogás acumulado en el reactor al 50% fue aproximadamente de 1030 ml.  El porcentaje máximo de gas metano obtenido a partir de las cuatro  muestras fue del 30,2 %, 40,4, 46%  y 60,5%, que es el rango típico (Karellas et al., 2010). En todos los casos, la máxima concentración de metano se alcanzó entre el día 45 y 55.  La concentración de metano en el reactor que contenía la mezcla al 10% de inóculo fue menor que en el resto.  En el campo bajo condiciones reales.  El equipo armado e instalado en el campo, bajo condiciones reales, consta de dos tachos de 200 litros, uno se utilizó para la degradación de la biomasa y el segundo para retener el biogás dentro de una campana formada por un tacho de plástico en trampa de agua (Fig. 5 y 6). El digestor posee dos grifos, uno superior para controlar el nivel de líquido y uno inferior para el vaciado. Ambos tachos se conectan por mangueras de PVC y la campana de biogás se posee salida al exterior previo paso por un manómetro.      Figura 5. Esquema del biodigestor. 06.31      Figura 6. Biodigestor. Tacho de la izquierda contiene la biomasa y el de la derecha la campana para recoger el biogás.  Se cargó, las dos terceras partes del digestor con la mezcla, alcanzando un total de 120 kg de inóculo más vísceras.  La mezcla  incorporada al fermentador, consistió en  50% estiércol de cerdo (inóculo) y 50% vísceras de pescados (sustrato). Se completó las dos terceras partes del volumen del fermentador, dejando la tercera parte libre para el biogás.   Los parámetros físico-químicos determinados fueron los mismos que los obtenidos durante la experiencia en laboratorio. Los resultados de los análisis se exponen en la tabla 3.   El contenido de metano en el biogás generado varió entre 45% y 60%.  La máxima concentración de metano se obtuvo entre los días 45 y 58 del proceso de degradación.  Parámetros                                                          Semana 1 2 3 4 5 6 7 DQO (mg/l) 13850 12775 10973 9785 8446 7432.5 5430 Ácidos libres 1011 342 171 118.5 106.9 42.8 42.8 Sólidos Totales (mg/l) 2488 2176 2154 2148 2134 1974 2148 Sólidos Fijos (mg/l) 190 1270 1134 1078 1094 1406 1222 Sólidos Volátiles (mg/l) 2298 906 1020 1106 1040 568 926  Tabla N° 3: Parámetros seguidos en función de las semanas  Los resultados de los análisis expuestos  en la tabla 3,   muestran que  la reducción ha sido del 61%, es decir que el 39% quedó sin oxidarse, este parámetro resulta buen indicador del consumo de materia orgánica, lo que nos permitiría controlar el grado de digestión mediante su seguimiento.  CONCLUSIONES  Los resultados de este estudio muestran que técnicamente es factible producir biogás a partir de la digestión anaerobia de estiércol de cerdo más efluente de un frigorífico de peces.  06.32   Se pudo comprobar que los desechos producidos por el frigorífico de peces contienen una carga orgánica tal que precisa de tratamientos que ayuden a contrarrestarla. A tal fin se realizaron ensayos con biodigestores, que demostraron la factibilidad de utilizar estos residuos para la producción de biogás. Los datos y conocimientos aportados  en trabajo  pueden considerarse como preliminares,  sin embargo permitieron  demostrar la factibilidad de utilizar estos residuos para la generación de energía útil.    La experiencia realizada a campo abierto  mostró que  la digestión anaeróbica de los efluentes del frigorífico, constituye una alternativa  para el tratamiento de éstos, destinada a disminuir el impacto ambiental de la actividad; y al mismo tiempo podría ser aprovechado como un generador de biogás que contribuya proveyendo de energía auxiliar para uso en el establecimiento.  REFERENCIAS   Angelidaki, I., M. Alves, D. Bolzonella, L. Borzacconi and J.L. Campos et al., 2009. Defining the Biomethane Potential (BMP) of solid organic wastes and energy crops: A proposed protocol for batch assays. Water Sci. Technol., 59: 927-934.  Guerrero E., Jhoniers y Ramírez F., Ignacio. 2004. Manejo ambiental de residuos en mataderos de pequeños municipios. Scientia et Technica Año X, No 26. UTP. ISSN: 0122-1701.           Karellas, S., I. Boukis and G. Kontopoulos. Development of an investment decision tool for biogas production from agricultural waste. Renew. Sustain. Energy Rev., 14: 1273-1282. 2010.  Maldonado M, J. Evaluación de un sistema de tratamiento de aguas residuales de matadero. Universidad Nacional de Colombia. 1992  Muñoz Muñoz, Deyanira. Sistema de tratamiento de aguas residuales de matadero: para una población menor a 2000 habitantes. Revista Biotecnología en el Sector  Agropecuario y Agroindustrial. Vol. 3 ISSN-1909-9959.  Nuñez F, Urrutia F, Gonzalez E, Urcelay S. Determinación química en excretas de cerdo sometidas a biodigestion anaeróbica en laboratorio. Avances en Cs Veterinarias. Vol 2. N° 1 42-46- 1987  Rivas Solano, Olga; Vargas, Margie Faith; Guillén Watson, Rossy . Biodigestores: factores químicos, físicos y biológicos relacionados con su productividad. Tecnología en Marcha,   Vol. 23, N.° 1, Enero-Marzo 2010, P. 39-46.  Sievers, D, Brune D. Carbon/Nitrogen ratio and anaerobic digestión of swine waste. Trans. ASAE; Am. Soc. Agric. Eng 21; 537-541- 1978.  Uicab-Brito, C.A. Sandoval Castro -Uso Del Contenido Ruminal Y Algunos Residuos De La Industria Cárnica En  La Elaboración De Composta L.A. - Tropical and Subtropical Agroecosystems, Vol. 2, Núm. 2, 2003, pp.45-63  ABSTRACT  The characteristic parameters of the degradation of organic waste collected in a fish slaughterhouse located in Bella Vista – Corrientes- Argentina were study using 8 laboratory scale reactors and 200 l digester.  Temperatures in both situations were between 25 and 35 ° C, hydraulic retention time 30 days, and the content of manure in suspension: 10%, 25%, 50% and 100% in the laboratory and 50% in the digester field. Laboratory reactors were operated batchwise. Biogas generated and accumulated were measured.  Methane concentration varied between 45% and 60%.  The anaerobic treatment of effluent collected in a slaughterhouse, is an option of biological and technical debugging generating useful energy. Keywords:  effluents, biogas, methane 06.33 

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Generación de biogas a partir de la degradación de residuos orgánicos de frigoríficos

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