doi:10.1016/j.biortech.2007.12.055
Available online at www.sciencedirect.com
Bioresource Technology 99 (2008) 72787284
El efecto de variacin de la temperatura en la biometanizacin a
gran alturaThe effectpf temperature variation on biomethanation at
high atitudeRene Alvarez a,b, Gunnar Liden b,*a IIDEPROQ, UMSA,
Plaza del Obelisco 1175, La Paz, Boliviab Department of Chemical
Engineering, Lund University, P.O. Box 124, 221 00 Lund,
SwedenReceived 26 September 2006; received in revised form 11
December 2007; accepted 18 December 2007Available online 8 February
2008
Resumen
El objetivo del presente estudio fue examinar e ff eja de las
variaciones de temperatura diarias sobre el rendimiento de la
digestin anaerbica. Las variaciones de temperatura de onda cuadrada
forzosos (entre 11 y 25, 15 y 28, y 19 y 32 C) se impusieron en un
digestor a escala de banco usando una mezcla de estircol de
llama-vaca-oveja en un proceso semi-continuo. La tasa volumtrica
produccin de biogs, el rendimiento de metano, y la reduccin de
slidos en volumen Atile se compararon con los resultados obtenidos
de la digestin anaerbica (AD) a temperaturas constantes.Las
variaciones cclicas forzadas de temperatura causada grandes
variaciones cclicas en la tasa de produccin de gas y el contenido
de metano. Se obtuvo tanto como 94-97% del biogs diarias en el
medio ciclo 12 h a alta temperatura. Los valores para la produccin
de biogs volumtrica tasa y el rendimiento de metano aumentaron a
temperaturas ms altas. La tasa de produccin de biogs volumtrica
promedio para la operacin cclica entre 11 y 25 C fue 0,22 L d-1 L-1
con un rendimiento de 0,07 m3 CH4 kg-1 VS aadi (VSadd), mientras
que para la operacin entre 15 y 29 C la biogs volumtrica tasa de
produccin se increment en un 25% (a 0,27 L d-1 L-1 con un
rendimiento de 0,08 m3 CH4 kg-1 VSadd). En la ms alta tempera- tura
regin se encontr un nuevo aumento de 7% en la produccin de biogs y
el rendimiento de metano era 0.089 m3 CH4 kg-1 VSadd.El digestor
empleada mostr una respuesta inmediata cuando se elev la
temperatura, lo que indica una capacidad metablica bien mantenido
de las bacterias metanognicas durante el perodo de baja
temperatura. En general, las variaciones peridicas de temperatura
parecen dar menos disminucin en el rendimiento del proceso que a
priori previsto.
Keywords: Anaerobic digestion; Temperature; Periodic operation;
Manure
1. Introduccion
La digestin anaerbica (AD) que utiliza el estircol para la
produccin de biogs es una de las aplicaciones ms prometedoras de
los residuos de biomasa, ya que proporciona una fuente de energa,
mientras que la resolucin de forma simultnea cuestiones ecolgicas y
agroqumicos. La fermentacin anaerobia de estircol para la produccin
de biogs no reduce su valor como fertilizante suple- mento, como
nitrgeno disponible y otras sustancias permanecen en el lodo
tratado (Robertson et al., 1975). El uso de la EA es ampliamente
demostrada en Asia con varios millones de plantas de biogs a pequea
escala en China y la India (Khoiyangbam et al, 2004; Nazir.,
1991).
* Corresponding author. Tel.: +46 46 222 0862.E-mail address:
[email protected] (G. Liden).
La digestin anaerbica es un proceso dependiente de la
temperatura, que normalmente se hace funcionar a de fi nidas y
temperaturas constantes. Sin embargo, existen situaciones en las
que los reactores estn sujetos a repetidos cambios repentinos y
bruscos de temperatura. En las granjas, biorreactores pueden ser
sometidos a temperatura fl uctuaciones debido a las grandes
variaciones de temperatura exterior, sobre todo en las tierras
altas del norte y los climas (Alvarez et al, 2006;. Masse' et al.,
2003). El proceso de digestin anaerobia es normalmente clasi fi can
en tres di ff Erent rangos de temperatura, a saber psychrophilic (
40 C) (El-Mashadet al., 2004). Los microorganismos implicados en la
digestin anaerobia se caracterizan por una temperatura ptima as
como por un lmite superior que podra causar la muerte inmediata del
grupo considerado de bacterias (Chen, 1983).La digestin anaerbica
de estircol en el tratamiento convencional tiende a tener una alta
estabilidad de proceso. sin embargo,
0960-8524/$ - see front matter 2007 Elsevier Ltd. All rights
reserved. doi:10.1016/j.biortech.2007.12.055
R. Alvarez, G. Lide n / Bioresource Technology 99 (2008)
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cambios ambientales repentinos, por ejemplo aumentos dramticos o
gotas en la temperatura, pueden causar perturbacin severa en todos
los parmetros del proceso, y la adaptacin general a la nueva
operacin estable requiere un largo perodo de tiempo (Bouskova et
al, 2005;. Cha et al., 1997). La magnitud de la perturbacin se ha
relacionado con la magnitud de la variacin de temperatura
(El-Mashad et al., 2004). El e ff ect de aumentar o disminuir la
temperatura, seguido por el restablecimiento de la temperatura
inicial se ha evaluado en algunos estudios anteriores. Estos
estudios muestran que una disminucin de la temperatura causa
tpicamente menor demanda qumica de oxgeno (DQO) la eliminacin e fi
ciencias, menor produccin de biogs, y la acumulacin de cidos grasos
voltiles (AGV). Digestores anaerbicos estaban en un estudio previo
informado para recuperar sus deficiencias e fi cientes por completo
despus de la temperatura haba sido lectura justed (Ahn y Forster,
2002). En otro estudio, los mtodos de recuperacin Erent di ff se
ensayaron despus de la temperatura en los digestores opera en
estado estacionario se haba bajado. Perchado la temperatura en un
solo da slo dio un transitorio e ff ect y se restableci el estado
de equilibrio dentro de los ocho das. Sin embargo, un aumento lento
de la temperatura condujo a ms delegado terious e ff ect sobre la
estabilidad digestor (Peck et al., 1985).Digestores trabajan con
cclica diaria impuesta temperatura fluctuacin han sido objeto de
pocos estudios - con fines Erent ff di:. Man-chang et al, 2006
simul la falta de calentamiento de un digestor anaerobio termfilo
alimentado con residuos slidos orgnicos municipales disminuyendo
rpidamente la temperatura y luego se restablece la temperatura
ptima. El e ff ect de las fluctuaciones de temperatura entre 10 y
20 C en una secuenciacin anaerbica psychrophilic reactor
discontinuo tratamiento de estircol de cerdo ha sido tambin
evaluadas. Los resultados sugieren que el rendimiento de los
reactores anaerbicos lotes secuenciacin (ASBRs) se deteriorar fi
cativa signi si la temperatura de funcionamiento se reduce de 20 a
10 C. Sin embargo, los ASBRs permanecern estables y se recuperarn a
20 C (Masse' et al., 2003). En otro estudio,la dinmica de produccin
de gas se investig usando un digestor escala labora- torio
alimentados diariamente con estircol de productos lcteos que se
hizo funcionar a una temperatura constante, as como con un pro-
temperatura programada fluctuacin de 3,3 C sobre una media de 35.8
C. Los datos sugirieron que sera posible para manipular la
produccin de gas mediante el calentamiento y el enfriamiento del
contenido del digestor. Por lo tanto, puede ser posible reducir el
volumen de almacenamiento de gas, haciendo coincidir la produccin a
un vary- ing demanda de energa (Chayovan et al., 1988).En las
tierras altas, como el altiplano boliviano, donde el ganado se
compone principalmente de llamas, vacas y ovejas (actualmente ms de
1,8, 0,6, y 6,2 millones de animales, respectivamente), el uso del
estircol de estos animales en naturaleza. Las temperaturas promedio
durante el intervalo de das de 15 a 20 C y las mnimas promedio
oscilan -15-3 C conuna presin atmosfrica alrededor de 460-500 mm
Hg. La gran variacin en la temperatura ambiente es probable que un
ff ect - en cierta medida - la temperatura de funcionamiento de
digestores anaerobios PLE de bajo coste sim-. Esta direccin ff ect
de las fluctuaciones de temperatura diarias sobre el proceso de
digestin anaerobia rara vez se ha investigado.El objetivo del
presente trabajo fue evaluar el e ff ect de las variaciones diarias
de temperatura en la digestin semicontinuo anaerobios OBIC de
abonos desde el altiplano boliviano utilizando un sistema modelo
experimental con la variacin de temperatura forzada. Las
variaciones diarias de temperatura se simulaban por una onda
cuadrada forzado oscilacin de la temperatura del reactor de un
digestor anaerbico, que utiliza una mezcla de llama, vaca y oveja
estircol como materia prima. El rendimiento del digestor se analiz
con respecto a la volumetra tasa mtrica produccin de biogs,
rendimiento de metano y la reduccin de slidos voltiles en el
sustrato.
2. Mtodos
2.1. Materia prima y la preparacinLlama, ovejas y estircol de
vaca se obtuvieron de granjas en el altiplano boliviano (19 S, 68 W
lon- gitude). Los abonos se picaron por separado y pulverizado ized
con un cortador de semi-industrial (CUT-3, Metvisa, Brasil). Las
muestras fueron empaquetados en 500 g de polietileno bolsas y se
almacenaron a -10 C en un congelador. Las caractersticas de los
diferentes abonos son dados en la Tabla 1.Los lotes de volmenes
iguales de los tres abonos (33.3% (VS / VS) cada una) se prepararon
con estircol de llama (5,7% en peso), el estircol de vaca (13,4% en
peso), y ovejas ure man- (4,2% en peso) . Cada lote se diluy con
agua del grifo (76,6%) para obtener el contenido de slidos deseado
(6% de VS w / w). La suspensin se homogeneiz en un mezclador elc-
trica domstica (Hamilton Beach 908, comercial Hamilton Beach
Comisin, EE.UU.) y fraccionado (con un volumen definido por el
valor del tiempo de residencia hidrulica deseada, HRT = 30 das).
Las muestras se envasaron en bolsas de polietileno y se almacenaron
en un congelador. Las muestras para cada da se retiraron del
congelador y se dejaron descongelar durante la noche.
Table 1 Caractersticas de estircol sin diluir fresca utilizados
en los experimentos a los 18, 25, 35 C y la temperatura de
fluctuacin
digestin anaerobia satisfaga las demandas de energa para cocinar
y para la iluminacin (especialmente en las zonas rurales
remotas)
AnalysisLlamamanure
Cowmanure
Sheepmanure
y reducir el uso de lea y la deforestacin que la acompaa. Sin
embargo, las condiciones ambientales extremas constituyen un factor
limitante para el proceso de biometanizacin. El altiplano boliviano
tiene una elevacin promedio de casi 4.000 m, es barrida por vientos
fuertes y fros, y tiene un clima rido y fro, con gran di ff cias en
peraturaTotal solids (% w.w)49.5 (3.2)19.8 (1.1)77.6 (2.2)Volatile
solids (% of TS)70.3 (2.2)74.9 (1.6)61.3 (5.6)Total nitrogen (% of
TS)1.7 (0.1)1.6 (0.2)1.1 (0.3)Total organic carbon (% of TS)29.5
(2.3)26.5 (5.7)18.9 (4.1)Total phosphorous (% of TS)0.4 (0.1)0.4
(0.1)0.5 (0.1) Total potassium (% of TS)1.5 (0.2)0.7 (0.3)1.8 (0.5)
Standard deviation from ve samples in parentheses.
1.1. AparatosUn biorreactor a escala de banco de acero
inoxidable con una capacidad total de 15 L y un volumen de lquido
de 9,3 L se utiliz (Fig. 1). El digestor tena incorporado un
sistema de refrigeracin y de calefaccin para el control de la
temperatura. El recipiente cilndrico con camisa estaba equipado con
una tapa ANGED fl, a la que una placa de brida con un puerto de
salida de gas fue fi tted. Esto permiti recoleccin de gas y la
medida de presin. Un impulsor (60 rpm) se utiliz para la agitacin y
los ejes de accionamiento del agitador se inserta a travs de un
cojinete estanco a los gases. El reactor se alimenta desde un
puerto lateral a travs de una vlvula de bola ID 50 mm. El uente e
ffl se extrajo de la parte inferior del reactor a travs de una
vlvula de bola de 12,7 mm.
1.2. Procedimiento experimentalSe realizaron dos tipos de
experimentos; digestin anaerobia a temperaturas constantes (35, 25
y 18 C), y la digestin anaerbica durante forzada ciclo de onda
cuadrada de la temperatura. Las temperaturas bajas y altas en este
ltimo tipo de experimentos fueron 11 y 25, 15 y 29, y 19 y 32 C,
respectivamente.
2.3.1. AD experimentos a temperaturas constantes El e ff ect de
la temperatura sobre la digestin de la mezcla de estircol de
oveja-llama de vaca fue probado en el reactor a escala de banco con
9,3-L volumen activo descrito anteriormente. Para la puesta en
marcha perodo (60 das a 35 C), se prepar el medio inicial con un 5%
de estircol de llama, el 11% de estircol de vaca, el 4% de ovejas
ure la humanidad, el agua del grifo de 64% y 16% de suspensin
activa de un semi-con- digestor continuo trabajando con estircol de
llama-vaca-oveja a 25 C con TRH de 50 das (7,3% TS, 71% VS, y pH =
7,6). Llama, vaca y estircol de oveja (33,3% VS / VS de cada uno)
con un contenido de VS de 6 0,1% w / w se aliment diariamente en
una cantidad que da un TRH de 30 das.Despus del perodo de puesta en
marcha de la temperatura del reactor era mantiene a las
temperaturas seleccionadas (60 das cada uno de 35, 25 y 18 C, en
este orden) por el agua que circula por el aguacamisa que rodea el
reactor. El reactor se alimenta una vez al da a los 30 das rgimen
de TRH y 6 0,1% w / w VS contenidos. El contenido del reactor se
agit durante 15 min cada hora a 60 rpm.El pH y el contenido de
slidos de la suspensin se analizaron cada 10 das. El biogs se
recogi en una botella tic 30 L plasma separado y el volumen se midi
una vez al da por desplazamiento de agua acidific (pH = 2) a presin
manomtrica cero y la temperatura ambiente. Los volmenes eran
calculado a la temperatura y presin estndar (0 C,760 mm Hg).
2.3.1. Experimentos de temperatura cclica de onda cuadradaDespus
de fi nalizacin el experimento descrito anteriormente a 18 C, el
digestor a escala de banco se someti a una fluctuacin de onda
cuadrada fl diaria de la temperatura con el fin de estudiar el e ff
ect en el proceso de digestin anaerobia. El reactor opera
aintervalos de temperatura de 11-25, 15-29 y 19-32 C sucesivamente
durante 60 das en cada intervalo. La temperatura de onda cuadrada
fluctuacin constaba de 12 h a alta temperatura seguido por 12 h a
baja temperatura. El reactor fue controlada por un sistema de
sensor Pt calentador PLC-Software / enfriador que cambi la
temperatura de la suspensin en el reactor de baja a alta (o de
mayor a menor) en menos de 30 min.El reactor fue alimentado una vez
al da al principio de la ciclo-media a alta temperatura. La HRT fue
de 30 das y la tasa de ING load- era 2 kg VS m-3 d-1 con 6 ( 0,1)%
w / w. El stock de retroalimentacin era una mezcla de la
llama-vaca-oveja con 33.3% VS de cada uno. El contenido del reactor
se agit a intervalos de 5 min (en / o ff) durante todo el da a 60
rpm para mejorar la transferencia de calor y el sistema de control.
El pH, contenidos slido, el volumen de biogs y contenido de metano
se midieron de acuerdo con el procedimiento descrito
anteriormente.
2.4. Mtodos analticosLas concentraciones de metano y dixido de
carbono en el biogs se determinaron con un cromatgrafo de gases
(Shimadzu Modelo GC14B, Japn) equipado con una conductividad
trmica
813129671251110943
Fig. 1. Esquema del digestor a escala de banco: 1. buque, 2.
entrada de alimentacin, 3. e vlvula uente ffl, 4. motor, 5.
agitacin impulsor, sonda de pH 6., 7. Pt 100 electrodos,8.
acumulacin y sistema de biogs medicin, 9. electro vlvulas, bombas
de 10., 11. calentador termosttico, 12. refrigerador, 13.
presostato.
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detector (TCD) y una columna capilar Carboxen-1010 parcela 30 m
0,53 mm ID (Supelco, EE.UU.). El inyector, detector y las
temperaturas del horno fueron 130, 200, y 100 C, respectivamente.
El helio sirve como gas portador a una presin de 300 kPa.De slidos
totales (TS), slidos voltiles (VS), pH, carbono orgnico total
(TOC), nitrgeno total Kjeldahl (TKN), potasio y fsforo se
determinaron de acuerdo con mtodos estndar (CLESCERI et al., 2000).
Los slidos totales (TS) con- tienda de campaa se determin despus de
calentamiento (105 C durante 1 h), refrigeracin, desecacin, y
procedimientos de pesaje que se repetanhasta que el cambio de peso
fue inferior a 4%. Slidos voltiles se determinaron mediante la
ignicin del residuo producido en el anlisis TS hasta peso constante
en un horno de e mu ffl a una temperatura de 550 C. TOC se determin
por mtodo de combustin de alta temperatura (Mtodo 5310 B). TKN se
midi utilizando el mtodo semi-micro-Kjeldahl (Mtodo 4500-Norg C),
potasio y fsforo se midieron por espectrofotometra (Mtodo 3500-K y
4500-P, respectivamente).
3. Resultados
0.70Biogas production (L L-1 d-1)
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
80Methane content (%)
60
40
20
0
8VS in effluent % (VS/w.w)
6
4
2
0
a
b
c
0102030405060Time (d)3.1. La digestion anaerobica a temperatura
constante
La fermentacin de una mezcla de estircol de llama-vaca-oveja se
encontr que era muy estable con respecto a la produccin de biogs
diaria, contenido de metano y slido voltil en uente e ffl. Una vez
estabilizado, la variacin diaria en digestor persona rendimiento
(Fig. 2) en 35, 25, y 18 C fue menor que 5% con respecto a las
variables anteriores.Como es de esperar, la tasa de produccin de
biogs volumtrica disminuy a medida que la temperatura se redujo. La
reduccin 35 a 25 C result en una reduccin de 30% en la tasa de
produccin de biogs volumtrica, mientras que la reduccin de 7 C
25-18 C caus una reduccin de 51% (Tabla 2). Claramente, la digestin
anaerobia es un proceso que es fuertemente dependiente de la
temperatura. Por otro lado, el contenido de metano en el biogs
aument a baja temperatura. El con- tenido de metano en el biogs
aument de 49,9% a 61,1% entre 35 y 18 C, que en parte
contrarrestado la disminucin de la tasa de produccin de gas
volumtrico. El metano volumtrica pro- duccin tasa se redujo de 2094
(a 35 C) a 1676 ml CH4 d-1 (a 25 C), que representa una reduccin
del 20%. Una reduccin adicional del 47% (1.676 a 894 ml CH4 d-1) se
observ cuando la temperatura era de redujo del 25 a 18 C. El
rendimiento de metano sigui el mismo patrn.
3.2. La digestin anaerbica con una variacin de temperatura
cclica forzadaFig. 2. la produccin de biogs diaria (a), contenido
de metano (b) y VS en uente e ffl (c) a temperaturas Erent di ff:
18 C (), 25 C (h) y 35 C (N)de la digestin anaerobia de mezclas de
estircol de llama-vaca-oveja.
Una variacin de la temperatura de onda cuadrada se impuso en el
digestor a escala de banco con el fin de experimentalmente
investiga-
Tabla 2Los parmetros medidos y calculados de banco escala mezcla
de digestin reactor de estircol de llama-vaca-oveja con
temperaturas constantes fluctuacin de temperatura de onda cuadrada
y di ff ErentTemperature
OLR
Digester
Reduction
Methane
Volumetric biogas production rateMethane yield
range (C)
(kg VS m3 d1)
HRT (d)
of VS (%)
content (%)11
(m3 kg1 VSadd)
(L d L )Daily biogas(ml d1)
Biogas atlow T (%)
Biogas athigh T (%)
11252.03013.8 (2.9)56 (2)0.22226 (155)3970.069 (0.005)
15292.03014.7 (1.2)55 (2)0.32738 (98)3970.084 (0.003)
19322.03019.0 (1.5)56 (3)0.32890 (32)6940.089 (0.005)
182.03019.1 (2.8)61(1)0.21464 (94)0.048 (0.003)
252.03025.7 (3.3)56 (2)0.32977 (124)0.092 (0.002)
352.13029.4 (1.0)49 (1)0.54198 (139)0.109 (0.005)
Standard deviation from 10 consecutive days in parentheses.
puerta de la direccin ff ect de una temperatura que cambia a
diario en el proceso de digestin anaerobia. El reactor se hizo
funcionar entre 11 y 25, 15 y 29, y 19 y 32 C, sucesivamente,
durante 60 das en cada intervalo. La variacin impuesta era una onda
cuadrada, en la que se mantuvo la temperatura en el nivel alto
durante 12 h seguido de 12 h durante el cual la temperatura se
mantiene baja. Para cada intervalo de temperatura del digestor
requiere un periodo de adaptacin de entre 20 y 40 das para alcanzar
el estado pseudo-estacionario (es decir, cuando la respuesta medida
durante un ciclo se ve igual que los posteriores). Una adaptacin ms
largo per- IOD se requiere para los experimentos llevados a cabo en
bicicleta a temperaturas ms bajas.La produccin de biogs se midi
cada segundo horas, lo que proporcion alguna informacin dinmica
sobre la respuesta a los cambios en la tasa volumtrica produccin de
biogs y el contenido de metano (Figs. 3a y 4a). Figs. 3b y 4b
muestran la produccin de gas y el contenido de metano en un
digestor de trabajo isotrmica a 25 C. Aunque no existe una
respuesta de la alimentacin diaria tambin en el caso isotrmico, el
di ff rencias entre las curvas de produccin de gas demuestran la
fuerte influencia en que la temperatura ejerce sobre el
proceso.Resultados de estado estable promediada en el tiempo se
resumen en la Tabla 2. Los valores de contenido de metano, la
productividad y el rendimiento se basan en un promedio de
mediciones durante un perodo de 10 das despus de dos tiempos de
retencin. En este estudio, el valor de pH medido fue de 7,2 0,5 en
todas partes. En un da- promedio de base, el contenido de metano en
el gas fue de entre 55 y 56%. Cuando el digestor estaba trabajando
con forzada oscilaciones entre 11 y 25 C, la mayora de los biogs
diarias se obtuvo de produccin (2226 ml d-1) durante las 12 h
de
7040aMethane content (%)Temperature (oC)
6530
6020
5510
5000612182430364248Time (h)
65bMethane content (%)
60
55
50
450612182430364248Time (h)
Fig. 4. El metano contenido en el biogs (smbolos bar) y
temperatura (s) durante la variacin peridica forzada de temperatura
(a) y en un fijotemperatura de funcionamiento de 25 C (b).
alta temperatura, que corresponde al 97% de la produccin total.
Cuando la temperatura se redujo a 11 C se observ (tiempo de
enfriamiento alrededor de 20-30 minutos) una drstica reduccin en la
generacin de biogs, y en las siguientes 12 horas se obtuvo slo el
3% de la produccin diaria de biogs. Un patrn similar se observ en
el trabajo en el digestor
1000Biogas production (ml)
750
500
250
0
1000Biogas production (ml)
750
500
250
0
a4030
20
10
00612182430364248Time (h)
b
0612182430364248Time (h)
temperaturas entre 15 y 29 C. El digestor de trabajo entre 19 y
32 C mostr algo mayor actividad a la temperatura baja, y 6% de la
produccin diaria de biogs se obtuvo a 19 C (173 ml d-1), y el
restante 94% 94% se produjo a 32 C (2,717 ml d-1). En toda la
forzada experimentos ciclismo estaba claro que los volmenes de gas
obtenido en los perodos de baja temperatura (12 h) fueron muy
bajos. Curiosamente, la productividad durante la baja temtura
periodo (19 C) en el experimento de ciclismo forzada traba- jando
entre 19 y 32 C fue mucho ms baja que la la productividad para el
experimento funcionando a una temperatura constante de 18 C (cf
Tabla 2).Temperature (oC)
Biogs volumtricas tasa de produccin y el rendimiento de metano
tanto el aumento de la temperatura. La tasa promedio de produccin
volumtrica de biogs en 11-25 C fue de 0,22 L d-1 L-1 (Con un
rendimiento de 0,07 m3 CH4 kg-1 VSadd). El aumento de la gama de
temperatura a una temperatura baja de 15 C y una temperatura alta
de 29 C elevado el biogs volumtricos tasa de produccin en un 25%, a
0,27 L d-1 L-1 (0,08 m3 CH4 kg-1 VSadd). Sin embargo, el aumento de
la temperatura tura adems a un bajo y una alta temperatura de 19 y
32 C, respectivamente, dio solamente un aumento de ms bio-
Fig. 3. produccin de gas (los smbolos de barra) y temperatura
(s) durante forzadovariacin peridica de la temperatura (a) y a una
temperatura de funcionamiento fijada de 25 C (b).
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Discucion
Los resultados obtenidos en el presente estudio muestran que la
digestin anaerbica de estircol de, por ejemplo, llamas, vacas y
ovejas en un semi-continuo proceso sujeto a una temperatura diaria
de onda cuadrada fluctuacin puede operar en una manera estable,
aunque con la productividad cambiar durante el ciclo de 24 h. Tanto
el pH (7.2) en el uente e ffl y el contenido de metano del biogs
(55-56%) se mantuvieron estables, lo cual es un signo de un proceso
de biometanizacin bien equilibrado (Mountfort y Asher, 1978) con
biogs esperables tarios umes (Alvarez et al., 2006).La temperatura
de onda cuadrada fluctuacin que se impuso en el digestor se tradujo
en un comportamiento interesante. En ef ecto, los volmenes de biogs
diarias obtienen cuando el digestor trabajaba en 11-25 C ya 15-29 C
se obtuvieron durante los 12 h de alta temperatura (25 y 29 C,
respectivamente), como la produccin durante la 12 h de baja
temperatura (11 y 15 C) slo asciende a 3% del rendimiento total
diaria. A pesar de la casi inexistente rendimiento a baja
temperatura, el aumento repentino en la temperatura result en un
perodo con inesperadamente alta actividad de digestin anaerobia.
Los vol- menes de biogs producido en este perodo fueron ms de lo
esperado de un digestor de trabajo durante 12 horas a una
temperatura constante similar.El digestor de trabajo a la
temperatura de 11-25 C fluctuacin tuvo una tasa de produccin de
biogs volumtrica de 0,24 L d-1 L-1 y un rendimiento de metano de
0,07 m3 CH4 kg-1 VSadd, esto significa que su tasa de produccin de
biogs volumtrica era 30% mayor y su rendimiento metano 40% mayor
que la del digestor a trabajar en la tempe- ratura promedio 18 C en
un proceso isotrmico (Tabla 2). Estos resultados sugieren que hay
eja positivos ff e cuando digestores son sometidos a peridicas
fluctuaciones cclicas de temperatura ambiente. Un digestor de
trabajo en 19-32 C en el otro mano tena una tasa de produccin de
biogs volumtrica de 0.3 L d-1 L-1 y un rendimiento de 0,09 m3 de
metano CH4 kg-1 VSadd, nmeros que son ms similares a lo que se
obtiene cuando el digestor estaba trabajando en una constante 25 C.
El aumento de la produccin de gas asociado a temperatura
flutuaciones se ha notado previamente por Chayovan et al.
(1988).Para un digestor de trabajo a una temperatura constante
(Fig. 3b), una fluctuacin cclica diaria de la tasa de gas pro-
duccin se observ como resultado de la alimentacin. Durante las
primeras horas despus de la fi alimentacin, hubo un claro aumento
de la produccin de biogs, que fue seguido por un descenso. Una
pequea variacin en la concentracin de metano en el gas se observ
tambin (0,5 a 2,5% por encima del promedio diario). Sin embargo, la
medicin de esta variacin fue enmascarada por dilucin en el volumen
de espacio de gas en el digestor y por la botella de recogida. Las
variaciones debidas a la alimentacin diaria a los reactores son ms
probablemente el resultado de las variaciones metablicas, como ha
sido previamente informado por Mountfort y Asher (1978), y otros
(Hawkes y Young, 1980;. Chayovan et al, 1988) .La temperatura
cclica impuesta cuadrado diario fluctuacin dio un fuerte ampli fi
cacin de las variaciones cclicas descritos anteriormente (Fig. 3a y
4a) con una respuesta inmediata a los aumentos bruscos de
temperatura y al sustrato aadido. A baja temperatura, por otro
lado, la produccin de gas bio- casi ces. La supresin de la
actividad gnica acido- debido a las cadas de temperatura rpidos
(por debajo 20 C) se ha informado previamente por Cha et al.
(1997).En ese estudio, el nmero de bacterias se redujo lentamente,
pero los agentes acidgenos convirti temporalmente inactiva durante
el perodo de baja temperatura.El proceso de fermentacin anaerbica
parece capaz de una respuesta inmediata a los aumentos bruscos de
temperatura y a sustrato aadido, lo que sugiere que la capacidad
metablica de las bacterias metanognicas est bien mantenido. Parece
que algunos componentes del estircol de llama-vaca-oveja se
convierten rpidamente en biogs (por ejemplo bohidratos hidratos),
mientras que la mayor parte de los materiales se descompone ms
lentamente (Hawkes y Young, 1980).
4.Conclusion
Una mezcla de estircol de llama, vaca y oveja ha demostrado ser
una materia prima adecuada para la produccin de biogs en el
Altiplano boliviano. Un contenido de metano en el biogs de 55% y
una tasa de produccin de biogs volumtricas entreSe obtuvieron 0,2 y
0,3 L d-1 L-1 a una HRT de 30 das para las condiciones
investigadas. Diario de onda cuadrada fluctuaciones cclicas de la
temperatura, diseado para imitar las fluctuaciones de la
temperatura ambiente en el altiplano boliviano, causaron grandes
variaciones cclicas en la tasa de produccin de gas. El digestor
requiere un perodo de adaptacin de 20 a 40 das para alcanzar el
estado pseudo-estacionario con una iod ya persona requerida para la
regin de temperatura ms baja. Es interesante sealar que el proceso
de biometanizacin respondi de inmediato con el aumento repentino de
la temperatura. Esto sugiere que la actividad de las bacterias
metanognicas estn bien conservados durante el perodo a baja
temperatura.
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