Resumen en español

El aprovechamiento energético de los residuos de alimentos (RA), fracción altamente biodegradable de los residuos sólidos municipales (RSM), representa un desafío ambiental debido a su rápida degradación y generación de emisiones; la digestión anaerobia (DA) surge como alternativa para su valorización en biogás, cuyo desempeño depende de la calidad del inóculo y la relación sustrato/inóculo (S/I). En este contexto, el presente estudio evaluó el potencial del lodo granular proveniente de un reactor UASB de una industria papelera en la digestión anaerobia (DA) de residuos de alimentos (RA) a escala de laboratorio. Se caracterizaron sus actividades metabólicas específicas (hidrolítica (AHE), acidogénica (AAE) y metanogénica (AME)) y se analizaron las relaciones S/I de 0,2; 0,5 y 1,0 gSVₛᵤₛₜᵣₐₜₒ/gSVᵢₙₒ́cᵤₗₒ en términos de producción de metano mediante ensayos de Potencial Bioquímico de Metano (PBM). El estudio se desarrolló en dos fases. En la primera, se caracterizó el inóculo en términos fisicoquímicos y metabólicos. Las actividades específicas se determinaron en reactores a 35 °C empleando celulosa, glucosa y una mezcla de ácidos grasos volátiles (AGVs) como sustratos para la AHE, AAE y AME, respectivamente. En la segunda fase, los ensayos de PBM se realizaron mediante el método manométrico y la producción neta de metano se corrigió por la actividad endógena del inóculo. Los resultados mostraron que el lodo granular presentó un pH neutro con suficiente capacidad buffer y adecuadas concentraciones de macro y micronutrientes; así mismo, presentó altas actividades metabólicas en las tres etapas analizadas. La AHE (0,650 gDQO/gSVDÍA) evidenció una capacidad hidrolítica sostenida, AAE (5,116 gDQO/gSVDÍA) registró valores altos asociados a la rápida fermentación de carbohidratos y la AME (0,311 gDQO/gSV*DÍA) superó los rangos típicos reportados, lo que evidencia un inóculo altamente activo para la conversión de AGVs en metano. En los ensayos de PBM, las tres relaciones S/I mostraron comportamientos similares en los primeros días, pero las diferencias se acentuaron durante la fase de estabilización. La relación S/I de 0,2 alcanzó los mayores rendimientos de metano (245,83 ml CH4/g SV) y la mayor estabilidad del proceso, mientras que las relaciones 0,5 y 1,0 presentaron limitaciones asociadas a la mayor carga orgánica, una menor disponibilidad relativa de biomasa activa y menos producción de metano (110,22 y 76,44 ml ml CH4/g SV respectivamente). En síntesis, los resultados demostraron que el lodo granular industrial evaluado constituyó un inóculo adecuado para la DA de RA, debido a su alta actividad metabólica y su capacidad amortiguadora. Así mismo, se confirma que las relaciones S/I bajas favorecieron la estabilidad del sistema y la eficiencia de producción de metano, lo que demostró que la selección adecuada del inóculo y de la relación S/I es determinante para optimizar el desempeño de la digestión anaerobia.