Nos reencontramos en este 2014 y les damos la bienvenida al Boletín de
Marzo de Química Mente. En este número, se continúan presentando los
distintos tratamientos de efluentes, en esta oportunidad, se desarrolla el
tema: Digestión Anaerobia.
Como en ediciones anteriores presentamos futuros Congresos y
Jorna-das, a realizarse en 2014, que pueden ser de su interés.
Agradecemos su participación y esperamos sus aportes e inquietudes,
deseando que disfruten de nuestra propuesta.
Laboratorio de Química – UTN Rafaela.
Editorial
Año 4 - Marzo 2014
Boletín Informativo
Contenido:
Digestión Anaerobia 2
Premios Nobeles 5
Próximos Eventos 6
Grupo Estudios de Medio Ambiente
Laboratorio de Química - Facultad Regional Rafaela
La digestión anaerobia es un proceso biológico en el que la materia orgánica, en ausencia de oxígeno, y mediante la acción de un grupo de bacterias específicas, se descompo-ne en productos gaseosos o “biogás” (CH4, CO2, H2, H2S,
etc.), y en digestato, una mezcla de productos minerales (N, P, K, Ca, etc.) y compuestos de difícil degradación.
La digestión anaerobia puede aplicarse, entre otros, a resi-duos ganaderos, agrícolas, así como a los resiresi-duos de las
industrias de transformación de dichos productos. Estos residuos se pueden tratar de forma independiente o en combinación (co-digestión).
La digestión anaerobia también es un proceso adecuado para el tratamiento de aguas residuales de alta carga orgánica, como las producidas en muchas industrias alimentarias.
Los beneficios asociados a la digestión anaerobia son:
– reducción significativa de malos olores,
– mineralización,
– producción de energía renovable si el gas se aprovecha energéticamente y sustituye a una fuente de energía fósil,
– reducción de emisiones de gases de efecto invernadero derivadas de la reducción de emisiones incon-troladas de CH4 y reducción del CO2 ahorrado por la sustitución de energía fósil.
Este tratamiento se puede llevar a cabo con uno o más residuos; con las premisas de que sean líquidos, contengan material fermentable, y tengan una composición y concentración relativamente estable. La co-digestión es una variante tecnológica que puede solucionar problemas o carencias de un residuo, si son compensadas por las características de otro.
FASES DE LA DIGESTIÓN ANAEROBIA
La digestión anaerobia está caracterizada por la existencia de varias fases consecutivas diferenciadas en el proceso de degradación del substrato, interviniendo diferentes poblaciones de microorganismos (Figura 1). Estas poblaciones se caracterizan por estar compuestas por seres de diferentes velocidades de creci-miento y diferente sensibilidad a cada compuesto intermedio como inhibidor (por ejemplo, H2, ácido acético
o amoníaco producido de la acidogénesis de aminoácidos). Esto implica que cada etapa presentará dife-rentes velocidades de reacción según la composición del substrato y que el desarrollo estable del proceso global requerirá de un equilibrio que evite la acumulación de compuestos intermedios inhibidores o la acu-mulación de ácidos grasos volátiles (AGV), que podría producir una reducción del pH.
DIGESTIÓN ANAEROBIA
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Figura 1. Etapas de la digestión anaeróbica
Lo anterior justifica que las puestas en marcha de los reactores sean, en general, lentas, requiriendo tiem-pos que pueden ser del orden de meses. En general, la velocidad del proceso está limitada por la veloci-dad de la etapa más lenta, la cual depende de la composición de cada residuo. Para sustratos solubles, la fase limitante acostumbra a ser la metanogénesis, y para aumentar la velocidad, la estrategia consiste en adoptar diseños que permitan una elevada concentración de microorganismos acetogénicos y metanogéni-cos en el reactor. Con esto se pueden conseguir sistemas con tiempo de proceso del orden de días. Para residuos en los que la materia orgánica esté en forma de partículas, la fase limitante es la hidrólisis, proce-so enzimático cuya velocidad depende de la superficie de las partículas. Usualmente, esta limitación hace que los tiempos de proceso sean del orden de dos a tres semanas. Para aumentar la velocidad, una de las estrategias es el pretratamiento para disminuir el tamaño de partículas o ayudar a la solubilización (maceración, ultrasonidos, tratamiento térmico, alta presión, o combinación de altas presiones y tempera-turas).
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CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS
El biogás es el producto gaseoso de la digestión anaerobia de compuestos orgánicos. Su compo-sición, que depende del sustrato digerido y del tipo de tecnología utilizada, puede ser la siguien-te:
– 50-70% de metano (CH4).
– 30-40% de anhídrido carbónico (CO2).
– ≤ 5% de hidrógeno (H2), sulfuro de hidrógeno (H2S), y otros gases.
Debido a su alto contenido de metano, tiene un poder calorífico algo mayor que la mitad del poder calorífi-co del gas natural.
El biogás, además de metano tiene otra serie de compuestos que se comportan como impurezas: agua, sulfuro de hidrógeno, monóxido de carbono y compuestos orgánicos volátiles como hidrocarburos haloge-nados, siloxanos, etc. Por tanto, es necesaria la limpieza del combustible, dependiendo de su uso final.
PRODUCCIÓN DE METANO
Para un sistema anaerobio, la DQO puede considerarse un parámetro conservativo, es decir, la suma de las DQO de entrada debe ser igual a la suma de las DQO de salida. Si se considera un biogás formado exclusiva-mente por CH4 y CO2, y teniendo en cuenta que la DQO
del CO2 es nula, la DQO eliminada en el residuo se
co-rrespondería con la DQO obtenida en forma de metano. Esto confiere a los sistemas anaerobios una clara ven-taja frente a los sistemas aerobios de tratamiento de residuos orgánicos y de aguas residuales.
Junto con Henri Becquerel y Pierre Curie (su marido), Marie fue galardonada con
el
Premio Nobel de Física
en 1903, "en reconocimiento a las investigaciones
conjuntas sobre los fenómenos de radiación descubiertos por Henri Becquerel".
Fue la primera mujer que obtuvo tal galardón.
En 1911 recibió el
Premio Nobel de Química
“en reconocimiento por sus
servi-cios en el avance de la Química por el descubrimiento de los elementos radio y
polonio, el aislamiento del radio y el estudio de la naturaleza y compuestos de
es-te elemento”.
Marie Sklodowska Curie
(1867 – 1934)
Francesa de origen Polaco
Premios Nobeles
VIII Congreso Iberoamericano de Docencia Universitaria y de Nivel Superior
Rosario, 21 al 23 de Abril.
www.iberoamericano2014.unr.edu.ar/internas/congreso.html
5o Congreso Internacional sobre Arsénico en el Ambiente
Buenos Aires, 11 al 16 de Mayo.
www.as2014.com.ar/es/home.html
3er Taller de Ciencias del Ambiente
Córdoba, 19 al 21 de Mayo.
http://taca-2014.congresos.unc.edu.ar
19º Congreso Argentino de Saneamiento y Medio Ambiente
Buenos Aires, 21 al 23 de Mayo
www.aidisar.org.ar
Próximos Eventos
Congreso Internacional de Docencia
e Investigación en Química
México, 24 al 26 de Septiembre
www.cbi.azc.uam.mx/congresointernacionaldiq/index.html
V Congreso de la Sociedad de Toxicología y Química Ambiental
Neuquén, 22 al 25 de Octubre
www.setacargentina.com.ar
31º Congreso Latinoamericano de Química 2014
Lima, Perú. 14 al 17 de Octubre
http://sqperu.org.pe/?page_id=2255
XXXIV Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental
Monterrey, México. 2 al 6 de Noviembre
www.congresoaidis2014.com
Próximos Eventos
Dra. M. Cecilia Panigatti
Lic. Rosana Boglione
Lic. Carina Griffa
Bioq. Fabiana Gentinetta
Ing. M. Celeste Schierano
Lic. Melina Asforno
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