Evaluación de tecnologías para la producción de biogás a partir de estiércol vacuno: efecto de las condiciones operacionales en la cinética del proceso.

Actualmente existe una exigencia creciente de tratamiento de los residuos generados en la agroindustria. Dentro de los residuos sólidos generados en nuestro país, uno de los que presenta mayor problema, debido al gran volumen que se produce, es el estiércol vacuno. La digestión anaerobia es una de las tecnologías con mayor uso a nivel mundial para el tratamiento de residuos sólidos. Según el contenido de sólidos, esta se puede clasificar en digestión húmeda (contenido de sólidos menor al 15%) y digestión seca (entre 15% y 40%). La digestión húmeda es el proceso más común para el tratamiento de residuos sólidos como el estiércol animal. Es un proceso sobre el cual se han hecho una gran cantidad de trabajos y sobre el cual hay abundancia de bibliografía. La digestión seca se considera ventajosa sobre la húmeda debido a varias razones, entre las cuales se incluyen: menor requerimiento de volumen de reactor y de energía para calefacción, menor consumo de agua y mayor facilidad para la disposición del digestado. Sin embargo, existen diversos aspectos de diseño y de operación que deben ser resueltos para cada residuo, como requisito para que la implementación de la digestión seca resulte exitosa. Entre estos aspectos se destaca: la determinación de los tiempos de retención mínimos para que el sistema funcione en régimen estable, el modelo de flujo que más favorezca el proceso (Mezcla Completa, Flujo Pistón, Discontínuo), y el método de agitación (mecánica, por recirculación de lodos, por reciclo de biogás, etc.). Por esta razón, es necesario un mejor entendimiento del proceso para determinar las condiciones operacionales óptimas y garantizar el correcto diseño y operación de los reactores a escala real. Una proporción importante y creciente de las plantas de digestión anaerobia en Europa utilizan tecnología para digestión seca. También existen plantas de digestión seca en Estados Unidos y Canadá. Todas estas plantas utilizan tecnologías patentadas y se centran principalmente en el tratamiento de la Fracción Orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos y en cultivos energéticos. No se han encontrado trabajos en los que se realice digestión seca del estiércol vacuno. El objetivo de esta tesis es comparar la performance de la digestión seca versus la digestión húmeda para el estiércol vacuno, así como también determinar las condiciones óptimas de operación para cada una de las modalidades, y evaluar la influencia de las condiciones de operación (contenido de sólidos, tiempo de retención, forma de agitación, modelo de flujo) sobre la cinética, la transferencia de calor y masa, y la eficiencia del proceso. Para ello se diseñarán experiencias a escala de laboratorio, tanto en discontinuo como en continuo, en condiciones de digestión seca y húmeda. Dentro de dichas experiencias se trabajará con distintos valores de los parámetros operacionales (tiempo de retención, carga orgánica, concentración de sólidos) y se seguirán distintas variables de estado de los reactores (DQO soluble, acidez, alcalinidad, composición del biogás), a fin de determinar la influencia del tipo de digestión (húmeda o seca) y de los parámetros mencionados, sobre la cinética del proceso.