Efecto de la bioaumentación en la generación de metano en un proceso de digestión anaerobia termófila de residuos orgánicos

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se empleó la técnica de bioaumentación en un proceso de digestión anaerobia termófila de residuos orgánicos a nivel laboratorio, en el cual se aplicó un inóculo y un consorcio metanogénico hidrogenotrófico, esto a fin de conocer el efecto de su adición en la generación de metano.

La digestión anaerobia (DA) se basa en convertir compuestos orgánicos en biogás en presencia de una comunidad de microorganismos anaerobios. Sin embargo, es un proceso muy complejo tanto por el número de reacciones bioquímicas como por la cantidad de microorganismos involucrados en ellas, pues muchas de estas reacciones ocurren de forma simultánea.

Los microorganismos que se encuentran en el proceso de DA funcionan en sintrofía, es decir, dependen del producto del otro y la falta de un equilibrio adecuado entre los grupos microbianos es la causa principal en la inestabilidad de un reactor, lo que conduce a la disminución o incluso la inhibición del metano. Una de las alternativas para combatir los desequilibrios en los reactores es la técnica de la bioaumentación, la cual consiste en la adición de microorganismos específicos resistentes al estrés y/o más eficientes, en un esfuerzo por mejorar la capacidad de la comunidad microbiana para generar metano.

En este trabajo, el consorcio metanogénico hidrogenotrófico empleado estuvo conformado en su mayoría por el metanógeno Methanoculleus y las bacterias Anaerobaculum y S1 (familia Thermotogaceae). A escala laboratorio, el uso del consorcio no aumentó la generación de metano en comparación con el control, sin embargo, el pico de metano se presentó de forma acelerada además de mejorar la calidad de biogás. Por otro lado, en el reactor de mayor volumen, existió un aumento en la producción de metano de un 31% en comparación con el control. Las comunidades microbianas también cambiaron derivado de la adición del consorcio, los metanógenos Methanosarcina y Methanoculleus estuvieron en mayor abundancia en los tratamientos que tuvieron una mejor generación de metano. ABSTRACT: In the present work, the bioaugmentation technique was used in a thermophilic anaerobic digestion process of organic waste at laboratory scale, in which an inoculum and a hydrogenotrophic methanogenic consortium were used, to know the effect of its addition on the generation of methane.

Anaerobic digestion (AD) is based on converting organic compounds into biogas in the presence of a community of anaerobic microorganisms. However, it is a very complex process due to the number of biochemical reactions and the many microorganisms involved in them, since most of these reactions occur simultaneously.

The microorganisms found in the AD process work in syntrophy, they depend on the product of the other microorganisms, and the lack of an adequate balance among the microbial groups is the main cause in the instability of a reactor, which leads to the decrease or even the inhibition of methane production One of the alternatives to avoid imbalances in reactors is the bioaugmentation technique, which consists of the addition of specific microorganisms resistant to stress or more efficient or both, to improve the capacity of the microbial community to generate methane.

In this work, the hydrogenotrophic methanogenic consortium used consisted mostly of the methanogen Methanoculleus and the bacteria Anaerobaculum and S1 (family Thermotogaceae). On a laboratory scale, the use of the consortium did not increase the generation of methane compared to the control, however, the methane peak occurred in an accelerated manner in addition to improving the quality of biogas. On the other hand, in the larger volume reactor, there was an increase of 31% in the production of methane compared to the control. The microbial communities also changed derived from the addition of the consortium, the methanogens Methanosarcina and Methanoculleus were in greater abundance in the treatments that had a better methane yield.