Análisis comparativo de métodos teóricos y experimentales empleados en la determinación del potencial de producción de metano mediante la digestión anaerobia de residuos de alimentos

Abstract

En el presente estudio, se llevó a cabo una revisión bibliométrica donde se identificaron las tendencias de investigación en el campo de la digestión anaerobia (DA) de residuos de alimentos (DA-RA) a nivel nacional, regional e internacional usando diferentes ecuaciones de búsqueda en tres buscadores representativos de cada localidad (Publindex, SciELO y Scopus respectivamente) y manteniendo la misma ventana de búsqueda (2012- 2023). Con base en la bitácora final, se determinaron una serie de indicadores bibliométricos, gráficas de coautoría y coocurrencia que muestran que el 80.12% de documentos provinieron de revistas internacionales registradas, mientras que solo el 4.67% de las publicaciones fueron de revistas regionales y el 15.20% de revistas colombianas. Esto reveló una gran desventaja en la productividad en el campo de la DA-RA regional y nacional. La brecha se asocia a barreras lingüísticas (bajo dominio del inglés) que impide o retarda la productividad, la barrera política y la barrera de intercomunicación, la cual es esencial sobrepasar para fortalecer vínculos en la comunidad científica, que brinda una mayor capacidad de amortiguamiento productiva bajo escenarios geopolíticos críticos y una mayor seguridad ante coyunturas de salud pública y financieras. Se identificó que el enfoque del campo se encamina hacia aspectos que profundizan en las distintas etapas del proceso de DA y las diferentes variables que lo afectan (asociadas a los factores sustrato, inóculo y condiciones ambientales y operacionales). Se destacan aspectos de gran interés como la necesidad de pretratamientos del sustrato, la caracterización y clasificación de las comunidades microbianas en que incluso se recomienda que futuros enfoques abarquen la genómica de las mismas. Además, se encontró la necesidad de concebir la tecnología como una pieza clave en estrategias de biorrefinería y en modelos de economía circular; así, se plantea la viabilidad de enlazar la tecnología de DA-RA a la industria de los biocombustibles, pues su mercado está creciendo por la demanda global de energías renovables en el sector de transporte terrestre y aéreo. Esta unión promoverá el financiamiento y desarrollo de la tecnología y resaltará su relevancia. El análisis bibliométrico además dio respuesta a lo relacionado con las características, ventajas, limitaciones y aplicaciones de los diferentes métodos teóricos y experimentales usados en la determinación del potencial bioquímico de metano (PBM) a partir de la DA-RA. Los métodos de determinación del PBM se categorizaron en 4 grupos: (1) experimentales, (2) teóricos, (3) de modelación y (4) automatizados. La gran diversidad en los métodos y la falta de estandarización, no solo obstaculiza la comparación de datos de investigaciones que usen el mismo sustrato, sino que también limita la comparación de diferentes sustratos. En la aplicación de los métodos teóricos, se encontró un bajo nivel de aplicabilidad debido a aspectos como la falta de información respecto a la caracterización del sustrato; sin embargo, se logró determinar el PBM teórico de 141 muestras de RA obtenidas de documentos de caracterización de la bitácora final de la revisión bibliométrica. Se usaron 3 métodos teóricos (según composición elemental, según fracción bioquímica y según DQO) detallados por las Ecuaciones de Buswell & Hatsfield; Richards, Buswell & Mueller y Triolo, Edwiges & Buffiere respectivamente. Sin embargo, estos métodos presentan limitaciones que hacen recomendable evaluarlas de manera simultánea con ensayos experimentales dada la influencia de la gran cantidad de variables del proceso, lo que permitiría la creación de curvas que correlacionen los distintos métodos teóricos y el error asociado al sustrato y así formular factores de corrección que disminuyan el error entre los dos tipos de métodos teóricos y experimentales. En general, los niveles de variabilidad (desviación estándar) que se obtuvieron tanto en los PBM teóricos como en los valores del PBM experimental, son un reflejo de la alta variabilidad del ensayo y denota la necesidad de estandarizar el método. Al disminuir la brecha entre los resultados teóricos y los experimentales, se le brinda al gestor una mayor garantía que a su vez promueve el uso de la tecnología. Adicionalmente, es recomendable que los estudios reporten siempre las condiciones.