Generación de metano a partir de residuos alimenticios de las industrias: restaurantera de mariscos y pescados y de vinazas mezcaleras

Abstract

Waste generation by industry has led to large amounts of pollutants being released into the environment, including mezcal vinasse and seafood and fish restaurant waste. This study aimed to contribute to minimizing the negative environmental impacts of such waste. The research evaluated the methane production potential when these wastes were treated through anaerobic co-digestion using a stabilized and enriched inoculum. The experimental work was based on a Taguchi L4 orthogonal design for BMP (Biochemical Methane Potential) tests. The variables considered during pretreatment included thermal and chemical conditions, as well as the volumetric ratio of the waste, with chemical oxygen demand (COD) concentrations of 15 g L⁻¹ and 30 g L⁻¹. The best results from the BMP tests were used to run a pilot-scale 25 L UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor. The findings revealed that the enriched inoculum had a pH of 8.18, an α ratio of 0.75, and an alkalinity of 31 g CaCO₃ L⁻¹. From the BMP tests, the 30 g L⁻¹ COD concentration produced the highest amount of biogas and methane. The optimal conditions included pretreatment at 50°C, a substrate volumetric ratio of 1 (seafood and fish waste) to 2 (mezcal vinasse), and a pH of 6.5, resulting in a methane volume of 1420.51 mL and a methane concentration of 82.3% in the biogas. In the pilotscale reactor, the best results were achieved with a hydraulic retention time (HRT) of 20 days, yielding 13.96 L day⁻¹ of CH₄ with a methane concentration of 77.58%. Based on the results, the anaerobic co-digestion of these substrates demonstrated potential for energy production through biogas rich in CH₄.

La generación de residuos por parte de la industria ha generado grandes cantidades de contaminantes emitidas al ambiente, como son los residuos de las vinazas mezcaleras y de los restaurantes de mariscos y pescados, con el objetivo de contribuir con la minimización de los impactos negativos que implican estos residuos. En esta investigación se evaluó el potencial de producción de metano cuando estos residuos fueron tratados mediante la codigestión en condiciones anaeróbicas, empleando un inóculo estabilizado y enriquecido. El desarrollo de la experimentación se realizó con base en un diseño experimental ortogonal Taguchi L4 para pruebas BMP; las variables que se consideraron durante los pretratamientos fueron: térmico, químico y relación volumétrica de los residuos, a concentraciones de DQO de 15 g L-1 y 30 g L-1. Los mejores resultados obtenidos de la prueba BMP fueron llevados a un reactor tipo RAFA a escala piloto de 25 L. Los resultados de esta investigación mostraron que el inóculo enriquecido tuvo pH de 8.18, relación α de 0.75, alcalinidad de 31 g CaCO3 L-1. De las pruebas BMP se obtuvo que la concentración de 30 g L-1 de DQO fue la que presento mayor cantidad de biogás y metano, además la mejor prueba fue la que se realizó con los pretratamientos de temperatura 50°C, relación volumétrica de los sustratos 1 mariscos y pescados / 2 vinazas y pH de 6.5, con un volumen de CH4 de 1420.51 mL y concentración de 82.3% en el biogás. En el reactor a escala piloto los mejores resultados se obtuvieron con un TRH de 20 días, con producción de 13.96 L día-1 de CH4 y concentración de CH4 de 77.58%. De acuerdo con los resultados obtenidos la codigestigón anaerobia de estos sustratos mostraron un potencial para producción de energía, a través de un biogás rico en CH4.