Producción de biogás a partir de paja de frijol sometida a diferentes pretratamientos

Abstract

El presente proyecto consiste en la evaluación de diversos pretratamientos en la degradación de lignina, celulosa y hemicelulosa en la paja de frijol, así como la producción de biogás en continuo a partir de los productos hidrolizados procedentes de dichos pretratamientos. Se realizaron tres tipos de pretratamientos; biológico (hongo Pleurotus ostreatus), químico (ácido clorhídrico) y un físico (temperatura). Para el pretratamiento biológico se definieron las condiciones óptimas de pretratamiento en diferentes relaciones g paja /mg hongo (1:30, 1:10 y 1:1) y tiempos de fermentación (15, 21 y 28 días). Se evaluó la variación de las concentraciones de lignina, celulosa y hemicelulosa en la paja de frijol antes y después de cada uno de los pretratamientos. Se diseñaron y arrancaron tres biorreactores continuos UASB, y se determinó la capacidad de generación de biogás a partir de cada uno de los hidrolizados procedentes de la paja de frijol pretratada. De la misma forma se realizó la identificación y cuantificación de microorganismos asociados a la DA en la paja de frijol. En esta investigación se determinó que las condiciones óptimas del pretratamiento biológico fueron a partir de la relación 1:30 y 28 días de fermentación. Sin embargo el pretratamiento químico obtuvo los mayores porcentajes de degradación de lignina y hemicelulosa (66.91 y 67.93%, respectivamente) y la mayor cantidad de celulosa (68.12%). Similar producción de biogás (646-811 mL of biogás y 0.23-0.27 L CH4/gDQO), así como degradación de azúcares totales y DQO (mayor del 80%) se encontraron en los tres biorreactores. El análisis microbiológico mostró similitudes en los biorreactores en lo que respecta a abundancia y clases de bacterias (clostridia, bacteroidia, bacilli y proteobacteria) así como de arqueas (Methanobacterium y Methanosarcina). Los resultados obtenidos demostraron que la degradabilidad de DQO, las características de los azúcares y diversidad microbiana son similares independientemente del pretratamiento aplicado

ABSTRACT This project consist in the evaluation of different pretreatments in degradation of lignin, cellulose and hemicellulose on bean straw, as well as the biogas production in continuous from hydrolyzed products from these pretreatments. There were three pretreatments; biological (fungus Pleurotus ostreatus), chemical (hydrochloric acid) and a physical (temperature). Biological pretreatment were defined optimum conditions of pretreatment in different ratios g straw/mg fungus (1:30, 1:10 and 1:1) and fermentation time (15, 21, and 28 days). There was evaluated the variation in the concentrations of lignin, cellulose and hemicellulose in the bean straw before and after of each pretreatment. It was carried out the design and the start-up of a continuous bioreactor upflow anaerobic sludge blanket (UASB) and it was determined the ability to generate biogas with the hydrolyzed of bean straw previously pretreated. In the same way was carried out the identification and quantification of microorganisms associated to the anaerobic digestion (AD) in bean straw. In this research was determined that the optimum conditions of the pretreatment biological were from the ratio of 1:30 and 28 days of fermentation. However the chemical pretreatment obtained the highest percentages of degradation of lignin and hemicellulose (66.91 and 67.93%, respectively) and the higher amount of cellulose (68.12%) in comparison of the biological and physical pretreatment. Similar biogas production (646-811 mL of biogas and 0.23-0.27 L CH4/gCOD) as well as total sugars and COD degradation (above 80%) were encountered in the three bioreactors The microbiological analysis showed similarities in the bioreactors in regard to abundance and classes of bacteria (clostridia, bacteroidia, bacilli and Proteobacteria, mainly) as well as of gender of archaea (Methanobacterium and Methanosarcina, mainly). The results demonstrated that the COD biodegradability, total sugars characteristics and microbial diversity are similar regardless the pretreatment.