Resumen

En el presente trabajo de investigación se evaluó experimentalmente: la influencia de la temperatura de operación (10, 15 y 27°C) sobre las actividades metabólicas de un inóculo psicrofílico (actividad hidrolítica específica -AHE, actividad acidogénica específica -AAE y actividad metanogénica específica -AME) y ii.el efecto simultáneo de la temperatura de operación (10, 15 y 27°C) y la relación S/I (0.20, 0.5, 1.0 gSVsustrato·gSVinóculo-1 ) sobre el PBM, mediante un diseño factorial de variables cuantitativas . Se aplicaron adicionalmente modelos cinéticos de Primer Orden (PO), Gompertz Modificado (GM) y Función Logística (FL) con el fin de determinar la influencia de las distintas condiciones experimentales sobre la constante de hidrólisis (Kh), la tasa máxima de producción (Rmáx) y la fase de latencia (λ). Los resultados se analizaron mediante un análisis de varianza ANOVA (p<0,05) y la implementación de un modelo de regresión, que corresponde a una superficie de respuesta de segundo orden. Se encontró que la temperatura influye en la actividad microbiana del inóculo psicrofílico (Valor-p < 0,05) con mayor incidencia en la AME y la AHE, siendo vital la caracterización de la calidad del inóculo a la temperatura en la que se va a llevar a cabo el proceso de digestión anaerobia; las mayores actividades del inóculo se presentaron a 27°C (AHE:0,153 gDQOglu/gSV*d; AAE:1,945 gDQOglu/gSV*d y AME:0,021 gDQO/gSV*d). Los resultados experimentales del PBM y la aplicación de los modelos cinéticos, ratificaron que tanto el proceso de DA empleando un inóculo psicrofílico, como las constantes cinéticas (Kh, Rmáx y λ), son influenciadas por la relación S/l y la temperatura de operación, siendo más sensibles a cambios en la temperatura de operación que en la relación S/I. A mayor temperatura y menor relación S/I se observó un mayor rendimiento del proceso (27°C y S/I de 0,20 - Media:148,9 mLCH4/gSV, Error estándar:4,27). Al disminuir la temperatura de operación de 27°C a 15°C y 10°C, la producción de biometano se redujo un 62,53 % y 73,59 % respecto a 27°C, respectivamente. Los tres modelos cinéticos mostraron que a mayor temperatura se alcanza un mayor ajuste (>0,95), el cual disminuye a medida que decreció la temperatura (15°C: >0,90 y 10°C: >0,83), lo que indica que los modelos cinéticos aplicados se ajustan mejor a las condiciones de temperatura mesofílica que psicrofílica. Respecto a las bajas temperaturas (10 y 15°C), el modelo de GM fue el que presentó mejor ajuste (maximizando R2 y minimizando el RMSE). En general, la temperatura de operación presentó mayor efecto que la relación S/I sobre la Kh. Este tipo de trabajos de investigación permiten ampliar la visión relacionada con el efecto simultáneo de dos o más variables sobre el comportamiento de la digestión anaerobia psicrofílica, lo anterior con el objetivo de que el proceso biológico pueda ser escalado a futuro y la tecnología se implemente en las regiones más frías y vulnerables económicamente del país como una alternativa de aprovechamiento de residuos orgánicos que permita la obtención de metano sin demandar grandes costos energéticos en sistemas de calefacción; para lo anterior es importante seguir estudiando diferentes tipos de inóculos y parámetros como el tamaño de partícula y tipo de sustrato empleando en la determinación de las actividades metabólicas.