Autor: Dr. Rodolfo Oscar Braun – Profesor Asociado regular exclusivo de la cátedra Sistemas de Producción Animal II, no rumiante, de la carrera Licenciatura en Administración de Negocios Agropecuarios de la Facultad de Agronomía de la UNLPam. Argentina.
La mayoría de los residuos animales y/o vegetales, cuando no son aprovechados como alimento animal o desde el punto de vista energético, pasan a ser un problema para el hombre y su entorno, ya que se constituyen en criaderos de roedores, insectos y microorganismos patógenos, además de la generación de olores desagradables y vertidos líquidos que poseen alta potencialidad como agentes contaminantes del suelo, del aire y de las fuentes naturales de agua, por lo tanto, es una prioridad y un deber moral, tratar los desechos que generamos (Braun, et al; 2012).
Hoy, en los países industrializados, el tratamiento de los residuales es un deber apremiante y son conscientes de las consecuencias que trae la sobrecarga del suelo y las aguas por los desechos orgánicos no tratados y vertidos en cualquier lugar. Además, el aumento de los precios de las materias primas exige un reciclaje más importante de estos materiales. Por otra parte en los países en vía de desarrollo las instalaciones de biogás significa la producción de energía de fuentes renovables alternativas sin requerimiento de gasto de energía fósil (Gopalakrishnan, 1984 y Eggeling et al., 1985).
Los residuales orgánicos, y dentro de estos las excretas porcinas, se estabilizan mediante tratamientos biológicos, los cuales se dividen en: aerobios (oxidación de la materia orgánica a través del oxigeno) y anaerobios (en éstos la concentración de oxígeno es perjudicial). El proceso de conversión anaerobia (acidogénesis y metanogénesis) depende de diversos factores, por ejemplo: el pH, la temperatura, la disponibilidad de nutrientes, la presencia de sustancias tóxicas, el tiempo de retención hidráulica de fosas de contención, la relación carbono – nitrógeno (C:N ) y el nivel de carga de materia orgánica (An Bui Xuan, 1996).
Además de una fuente de carbón orgánico, los microorganismos requieren de nitrógeno, fósforo y otros factores de crecimiento que tienen efectos complejos. Los niveles de nutrientes deben de estar por encima de la concentración óptima para las metanobacterias, ya que ellas se inhiben severamente por ausencia de éstos (Muñoz, et al., 2003). La descomposición de materiales con alto contenido de carbono ocurre más lentamente, pero el período de producción de biogás es más prolongado (De la Torre, et al., 2003). El objetivo de esta experiencia fue determinar el tiempo de retención hidraúlica razonable para oxidar la mayor cantidad de materia orgánica de los purines porcinos en digestores.
Se realizó sobre dos situaciones de estudio, una con purines provenientes de una granja con relación C:N de 8:3 (T1) y otra que se estabilizó en una relación C:N de 10:3 (T2) con mezclado de silo de maíz al purín diario que ingresaba al digestor, en la región la región semiárida pampeana (Coordenadas: Latitud Sur 34° y 38° y Longitud Oeste 62° y 68°).
El nivel de carga del digestor, se calculó como la materia seca total (MS) o materia orgánica (MO) que es cargada o vertida diariamente por metro cúbico de volumen de digestor. Los sólidos volátiles (SV) se refieren a la parte de la MS o sólidos totales (ST), que se volatilizan durante la incineración a temperaturas superior a 500 0C (AOAC, 1980). Los SV contienen componentes orgánicos, los que son convertidos a metano en anaerobiosis. Se utilizaron dos parámetros para identificar el tiempo de retención de las sustancias en el digestor:
1. Retención de los sólidos biológicos (RSB) que se determinó dividiendo la cantidad de MO que entró al digestor y la cantidad de MO que salió del sistema cada día. Se asumió que el RSB representa la media del tiempo de retención de los microorganismos en el digestor.
2. Retención hidráulico (TRH) como el volumen del digestor (VD) sobre la media de la carga diaria. Para 1 se utilizaron 10 muestras de cada tratamiento, tomadas de a una por día durante el mes de octubre de 2012 después de 60 días de funcionamiento del digestor. Se completó el estudio en ambos tratamientos sobre el sustrato orgánico que ingresó al inicio de la prueba y al final sobre MS (%), Cenizas (%) SV (%) Nitrógeno total (%), DQO (mg/L) y pH. En la fotografía 1 se observan los cerdos en terminación sobre slats de pisos ranurados y fosa y en la fotografía 2, el tipo de biodigestor usado en ambos tratamientos, con venteo de metano y sin cogeneración de energía eléctrica y térmica. El análisis de los datos correspondió a un test de Student (8 g.l.).
Fotografía 1
Fotografía 2
En el Cuadro 1 se detalla el comportamiento de retención de sólidos e hidráulico en ambos tratamientos.
Cuadro 1: Desempeño de acuerdo al tipo de retención
Valores con igual letra en la fila no difieren estadísticamente (P< 0,05). Sobre valores críticos de distribución “t” a partir de varianzas iguales y test de una cola.
Se observa que la RSB es significativamente diferente entre tratamientos. En T2 la inadecuada relación C:N hace que mayor cantidad de materia orgánica no sea oxidada. En T1 la falta de sustrato carbonáceo genera una excesiva cantidad de amonio que inhibe la acción de las bacterias anaeróbicas estrictas. Al mismo tiempo el TRH es significativamente mayor en T2 en razón que mayor sustrato carbonáceo en el purín también aumenta la cantidad de materia orgánica no oxidada en relación al volumen del biodigestor. Es decir más carga sin oxidar ingresan desde las fosas hacia el biodigestor disminuyendo la relación volumen del digestor respecto del volumen de carga sin oxidar que ingresa. En el cuadro 2 se señala la composición de afluentes (inicio) y efluentes (final) en ambos tratamientos.
Cuadro 2: Indicadores de composición de algunos parámetros de los afluentes y efluentes
Valores con igual letra en la columna no difieren
estadísticamente (P< 0,05). Sobre valores críticos de distribución “t” a partir
de varianzas iguales y test de una cola.
La
condición de pH y la DQO generada por la mayor oxidación de materia orgánica en
T1 expresa un incremento del volumen de
producción de ácidos orgánicos simples para oxidarse a metano y dióxido de
carbono, mayor utilización de la MS por la adecuada relación C:N que implica
también, sobrevivencia de microorganismos por la menor concentración de
amoníaco y tiempo para la metanogénesis a pH cercanos a la neutralidad.
El
correcto funcionamiento del digestor comienza con sustratos óptimos para
garantizar el proceso de fermentación. Asimismo los TRH deben ser lo
suficientemente adecuados para que la fermentación y la consecuente oxidación
de la MO, mantenga la Tº, el pH cercano a la neutralidad y el medio correcto
para la sobrevivencia de bacterias anaeróbicas estrictas que aseguren la
metanización. Este proceso ordenado, generará bioles y biosoles aptos para la
utilización de abonos y fertirriego.
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