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Influencia de la incorporación de co-sustratos para el mejoramiento de la producción de metano en la digestión anaerobia de residuos de alimentos

Resumen

En los países en desarrollo como Colombia, los Residuos Sólidos Municipales (RSM) están conformados por cerca de 61,5% de Biorresiduos de Origen Municipal (BOM), con predominancia de residuos alimentarios (RA). Esta composición predominantemente orgánica, genera problemas ambientales y económicos por la forma tradicional de manejo, que favorece la disposición final en rellenos sanitarios; sin embargo, estas características también favorecen e incentivan el estudio de estrategias de aprovechamiento como la Digestión Anaerobia (DA), la cual permite la obtención de biogás, biogás, constituido principalmente por metano que pude representar hasta un 70% de su composición, que es una forma de energía renovable que aportaría a la reducción del uso de combustibles fósiles y llevar energía a zonas no interconectadas al sistema eléctrico nacional. A pesar de este potencial, los RA presentan deficiencias para el proceso de mono-digestión anaerobia (DA), las cuales se pueden mitigar con la incorporación de otros materiales o cosustratos. De acuerdo con lo anterior, en este trabajo de investigación se realizó una revisión sistemática de literatura mediante un análisis bibliométrico, con el fin de identificar y analizar la producción científica relacionada con los procesos de DA y codigestión anaerobia (Co-DA) de los RA. La revisión se realizó en las bases de datos Scopus y ScienceDirect (Elseiver) en el periodo entre 2011 y 2020 y permitió identificar tanto características, como potencialidades y limitaciones de la DA y Co-DA; adicionalmente, se identificaron los principales tipos de cosustratos usados en la Co-DA con RA y se aplicaron técnicas de análisis multicriterio (AMC) mediante el método AHP que se fundamenta en comparaciones pareadas, donde se escogieron cuatro criterios para la selección del mejor cosustrato: aporte de nutrientes y oligoelementos, balance relación C/N, aporte de microorganismos y balance de pH (capacidad buffer). Las alternativas son todas las opciones que existen y de las cuales hay que escoger solo una para determinar el mejor cosustrato en la Co-DA de RA. Los resultados indican que la DA de RA presenta limitaciones en el proceso, principalmente asociadas a bajos niveles de pH, ausencia de alcalinidad bicarbonática, deficiencia de nutrientes, altos tiempos de retención, específicamente en la etapa de hidrólisis y para mejorar dichas deficiencias, una estrategia de gran aplicación es la incorporación de sustratos que permiten suplir las limitaciones de la mono-digestión. Aunque se encontró que existen diferentes potenciales cosustratos como estiércoles de animales granja, por sus siglas en linglés fat oil and grease (FOG), aguas residuales; los lodos procedentes de plantas de tratamiento de agua residual son el cosustrato más aplicado en la Co-DA de RA conforme al análisis bibliométrico. Sin embargo, los resultados del AMC indican que el estiércol de porcino es el cosustrato con una gran potencialidad al regular el pH, que permite el normal desarrollo microbiano en las diferentes etapas de la DA, de acuerdo con el balance de pH es el criterio de mayor peso en la DA de RA. No obstante, es recomendable que la selección del cosustrato se realice en función de las condiciones de disponibilidad de cosustratos en la zona de estudio, ya que son sustratos de alta variabilidad en cuanto a su generación y composición.