Evaluación de la influencia de métodos volumétricos y manométricos sobre la cuantificación de biogás/metano en la biodegradabilidad anaerobia de la celulosa

Abstract

La Digestión Anaerobia (DA) es considerada una de las alternativas biotecnológicas más viables para el tratamiento y aprovechamiento de sustratos orgánicos, ya que permite recuperar energía en forma de biogás y obtener un subproducto rico en nutrientes conocido como digestato con alto potencial agrícola. En torno a lo anterior, se han desarrollado métodos a nivel de laboratorio que permiten evaluar y determinar el potencial energético de un sustrato, siendo los ensayos de Potencial Bioquímico de Metano (PBM) los más aceptados y utilizados por la comunidad científica, debido a sus bajos requerimientos técnicos y económicos. El método de cuantificación es uno de los aspectos que más varía en los ensayos PBM para la cuantificación de biogás, los cuales presentan variaciones que dificultan la comparación de los resultados de cuantificación del biogás. Por lo anterior, en el presente trabajo se realizó una vigilancia tecnológica sobre los métodos más empleados, así como sus características, metodologías, ventajas, limitaciones y aplicaciones, empleando bases de datos internacionales y nacionales (ventana de observación de 17 años: 2005-2021), con lo cual se logró identificar que los métodos experimentales más usados para cuantificar biogás o CH4 son los métodos volumétricos (VM) y manométricos (MN), y que las configuraciones VM más usadas son el volumétrico alcalino (VB) con un porcentaje de 26,8%, seguida por el automatizado AMPTS II con un 20,3% y el método volumétrico acido (VA) con un 8,94%; en cuanto a las configuraciones del método MN, las más empleadas son el MN manual con perlas de NaOH en un 13,7%, seguido por el automatizado Oxitop® con el 11,01%, siendo las configuraciones automatizadas las más empleadas en países con mayor economía y desarrollado, mientras que en los países en desarrollo (PeD) prima el uso de configuraciones manuales que son menos costosas y no requieren de equipos especializados aunque pueden llegar a ser menos precisas. Por otro lado, se realizó un montaje experimental de los métodos VM y MN con lo cual, se logró obtener resultados de PBM para los métodos VM (VB y VA) el PBM de 337,69±12,46 CH4/g SV, acercándose un 81,57±4,57% al valor teórico de PBM de la celulosa, mientras que con el MN sin perlas y con perlas de NaOH, se obtuvieron valores de PBM menores (321,51±17,89 y 225,24±14,24 mL CH4/g SV, respectivamente), para un 74,8±7,89% y un 54,4±3,78% del valor teórico, respectivamente. El bajo valor del MN con perlas se atribuye principalmente a un posible efecto negativo de las perlas sobre el proceso de la DA, que quedó evidenciado en mayores valores de pH y menor relación AB/AT, así como de parámetros cinéticos importantes como la tasa de producción de CH4 (Rmáx) y constante de hidrólisis (k) que fueron 1,63 y 2,31 veces menor que en el método VB.