Diseño, armado y operación de un sistema semicontínuo para un proceso de digestión anaróbica

Abstract

La producción pecuaria del Alto Valle de Río Negro y Neuquén genera grandes volúmenes de residuos orgánicos, como el purín de cerdo cuyo manejo inadecuado puede causar impactos ambientales negativos. La digestión anaeróbica (DA) surge como una alternativa tecnológica capaz de valorizar estos residuos mediante la producción de biogás, una fuente de energía renovable, y un digerido con potencial uso como biofertilizante. Este trabajo tuvo como objetivo diseñar, construir y operar un sistema de digestión anaeróbica semicontinua a escala de laboratorio, evaluando su desempeño en términos de estabilidad del proceso y calidad del biogás. Se implementaron dos reactores, operados en condiciones mesofílicas (35 ± 2 °C) de 3 L de capacidad, denominados R1 y R2, alimentados con purín de cerdo como sustrato principal, en dos fases de operación con COV de 0,5 y 1 g SV/L día respectivamente. Durante 112 días de operación se monitorearon parámetros fisicoquímicos (pH, alcalinidad, relación FOS/TAC y ácidos grasos volátiles) y se cuantificó la producción y composición del biogás. Los resultados evidenciaron una operación estable, con contenidos promedio de metano del 87,22 % en R1 y del 85,36 % en R2, superiores a los reportados en la bibliografía para biodigestores alimentados con purines. Los indicadores de estabilidad se mantuvieron dentro de los rangos recomendados, lo que demuestra un funcionamiento eficiente y estable del sistema.

Livestock production in the Alto Valle region of Río Negro and Neuquén generates large volumes of organic waste, such as pig slurry, whose inadequate management can lead to negative environmental impacts. Anaerobic digestion (AD) emerges as a technological alternative capable of valorizing these residues through the production of biogas, a renewable energy source, and a digestate with potential use as a biofertilizer. The objective of this work was to design, construct, and operate a semi-continuous anaerobic digestion system at laboratory scale, evaluating its performance in terms of process stability and biogas quality. Two 4-L reactors (R1 and R2) were implemented and operated under mesophilic conditions (35 ± 2 °C), using pig slurry as the main substrate. Operation was conducted in two phases with organic loading rates (OLR) of 0.5 and 1 g VS/L·day, respectively. Over 112 days of operation, physicochemical parameters (pH, alkalinity, FOS/TAC ratio, and volatile fatty acids) were monitored, and biogas production and composition were quantified. Results showed stable operation, with average methane contents of 87,22% in R1 and 85,36% in R2—values higher than those typically reported in the literature for digesters fed with pig slurry. Stability indicators remained within recommended ranges, demonstrating efficient and steady performance of the system.