Producción de metano a partir de lirio acuático (Eichhornia crassipes)

Abstract

Water hyacinth (WH) is an invasive plant that generates adverse effects in water bodies, which, when removed, becomes a lignocellulosic residue that would use for methane production. The present investigation aimed to assess the increase in methane production when are applied and combined the pretreatments: grinding, chemical (pH adjust), thermal (temperature control), and concentration control, in anaerobic digestion (AD) through the biochemical methane potential (BMP) test, developed and based on a Taguchi L8 orthogonal. The results obtained from BMP test revealed that combined pretreatment has a positive effect on increasing methane production, concerning test control of WH chopped unpretreated, and achieving an increase of 260% to the better conditions (concentration of 30 g CODL−1, pH of 8.5, grinding with a disc mill, and a temperature of 40° C, for 30 min). The degradation kinetic constant for the best combination of pretreatments shows higher degradation capacity of total volatile solids (TVS) in short time, and the methane production kinetic constant was 0.17 day−1, which was higher respect other researches, also a yield of 111 NmL CH4 g TVS−1 (equivalent to 0.02856 kg CH4 kg WH−1) was achieved, which has a generation potential of 5,712 kg of CH4 ha−1 year−1. From this, it concluded that WH is a potential renewable energy source, and its use favors the control of its presence and the reduction of environmental, social, and economic impacts.

El lirio acuático (WH) es una planta invasora que genera efectos adversos en los cuerpos de agua, que, al ser eliminado, se convierte en un residuo lignocelulósico que puede ser utilizado para la producción de metano. La presente investigación tuvo como objetivo evaluar el aumento de la producción de metano cuando se aplican y combinan los pretratamientos: molienda, química (ajuste de pH), térmica (control de temperatura) y control de concentración, en digestión anaeróbica (AD) a través de la prueba de potencial bioquímico de metano (BMP), desarrollada y basada en una disposición ortogonal Taguchi L8. Los resultados obtenidos de este estudio revelaron que el pretratamiento combinado tiene un efecto positivo en el aumento de la producción de metano, respecto con el control de WH sin pretratar, logrando un aumento del 260% a las mejores condiciones (concentración de 30 g DQO L−1, pH de 8.5, molienda con molino de disco, temperatura de 40° C, durante 30 min). La constante cinética de degradación para las mejores condiciones de pretratamiento en función del tiempo de consumo de sólidos volátiles (SV) fue de 0.0032 d−1, y la constante cinética de producción de CH4 fue de 0.17 d−1, rindiendo 111 NmL CH4 g SV−1 (equivalente a 0.028 kg CH4 kg WH−1), y potencial de generación de 5,712 kg CH4 ha−1 año−1. De ello se concluye que el WH es una fuente potencial de energía renovable, y su uso favorece el control de su presencia y la reducción de impactos ambientales, sociales y económicos.