Digestión anaerobia en dos fases, hidrólisis y metanogénesis, de la semilla de mango (Mangifera indica)

Harvey Andrés Andrés Milquez-Sanabria

Resumen


Los residuos agroindustriales son una fuente energética para varias industrias a nivel mundial, sin embargo, su aplicación está condicionada por aspectos técnicos, operativos y logísticos, que hacen que, para las pequeñas y micro agroindustrias su uso sea nulo. Uno de los productos frutales que se dan en Colombia es el mango, con una producción equivalente a menos del 1% del total mundial, la cual principalmente se destina para el consumo interno. En el proceso agroindustrial, el residuo puede alcanzar hasta el 40% del peso del fruto, convirtiéndose en un problema ambiental y logístico. Diversas tecnologías se han estudiado para la reducción del material orgánico resultante del proceso agroindustrial de la cadena del mango, incluyendo disposición en rellenos sanitarios, ensilaje, alimento para rumiantes, materia prima para la producción de carbón activado. Una tecnología que se ha aplicado con bastante éxito para el tratamiento de residuos lignocelulósicos es la digestión anaerobia en dos fases. Debido a la separación de las fases de hidrólisis y metanogénesis es posible optimizar ambas etapas, mejorando el rendimiento del sistema; con la subsecuente valorización del residuo al generar metano. En este artículo se presentan los resultados del estudio llevado a cabo para determinar la viabilidad técnica de la digestión anaerobia en dos fases de las semillas de mango para la producción de biogás. En el proceso se utilizó un reactor de hidrólisis, el cual operó de forma independiente por 50 días; debido a las características del material fue necesario un periodo de adaptación largo, con la finalidad de alcanzar la etapa de acidogénesis. El rendimiento de metano en esta etapa fue de 0.015 L CH4/ g SV. Una vez que el sistema fue acoplado, se incrementó la degradación de materia orgánica, y por un periodo de 30 días se mantuvo el sistema en dos fases, alcanzando un rendimiento de metano de 0.191 L CH4/ g SV.


Palabras clave


anaerobia; digestión; dos fases; metano; semilla de mango.

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Referencias


Ahmad, MI, Ejaz, O, Ali, A, Durrani, MAQJ & Khan, IA 2014, ‘Anaerobic digestion of waste from a slaughterhouse,’ J. Environ. Chem. Eng., 2(3), 1317–1320.

Alvarado, J 2012, ‘Situación actual y perspectivas de la cadena productiva del Mango en Colombia. Cadena Nacional del Mango’, Asohofrucol, 2012. [Online]. http://asohofrucol.com.co/archivos/biblioteca/biblioteca_217_Situación actual y perspectivas de la cadena Productiva del Mango en Colombia.pdf.

Alves Henrique, M, Alves Silvério, H, Flauzino Neto, WP & Pasquini, D 2013, ‘Valorization of an agro-industrial waste, mango seed, by the extraction and characterization of its cellulose nanocrystals,’ J. Environ. Manage., 121, 202–209.

A. P. H. Association, ‘Standard methods for the examination of water and wastewater.’ American Public Health Association, Washington.

Ariunbaatar, J, Panico, A, Esposito, G, Pirozzi, F & Lens, PNL 2014, ‘Pretreatment methods to enhance anaerobic digestion of organic solid waste,’ Appl. Energy, 123, 143–156.

Aslanzadeh, S, Rajendran, K & Taherzadeh, MJ 2014, ‘A comparative study between single-and two-stage anaerobic digestion processes: Effects of organic loading rate and hydraulic retention time,’ Int. Biodeterior. Biodegradation, 95, 181–188.

Blanco-Cocom, L, Guerrero-Álvarez, A, Domínguez-Maldonado, J, Ávila-Vales, E & Alzate-Gaviria, L 2014, ‘Mathematical

model for a continuous hydrogen production system: Stirred fermenter connected to a biocatalyzed electrolysis cell,’ biomass and bioenergy, 48, 90–99.

Borja, R, Sánchez, E, Rincon, B, Raposo, F, Martin, MA & Martın, A 2005, ‘Study and optimisation of the anaerobic acidogenic fermentation of two-phase olive pomace,’ Process Biochem., 40 (1), 281-291.

https://doi.org/10.1016/j.procbio.2004.01.002. Chugh, S, Chynoweth, DP, Clarke, W, Pullammanappallil, P & Rudolph, V 1999, ‘Degradation of unsorted municipal solid waste by a leach-bed process,’ Bioresour. Technol., 69(2), 103– 115.

Diarra, SS 2014, ‘Potential of mango (Mangifera indica L.) seed kernel as a feed ingredient for poultry: a review,’ Worlds. Poult. Sci. J., 70(2), 279–288.

Diarra, SS 2014, ‘Potential of mango (Mangifera indica L.) seed kernel as a feed ingredient for poultry: A review.’ World’s Poultry Science Journal, 70(2), 279-288. doi:10.1017/S0043933914000294.

El Hadj, TB, Astals, S, Gali, A, Mace, S & Mata-Alvarez, J 2009, ‘Ammonia influence in anaerobic digestion of OFMSW,’ Water Sci. Technol., 59(6), 1153–1158.

Elizalde-González, MP & Hernández-Montoya, V 2007, ‘Characterization of mango pit as raw material in the preparation of

activated carbon for wastewater treatment,’ Biochem. Eng. J., 36(3), 230–238.

Franke-Whittle, IH, Walter, A, Ebner, C & Insam, H 2014, ‘Investigation into the effect of high concentrations of volatile fatty acids in anaerobic digestion on methanogenic communities,’ Waste Manag, 34, 2080–2089.

Jagadabhi, PS, Kaparaju, P & Rintala, J 2011, Two-stage anaerobic digestion of tomato, cucumber, common reed and grass silage in leach-bed reactors and upflow anaerobic sludge blanket reactors,’ Bioresour. Technol., 102(7), 4726–4733.

Kapdan, IK & Kargi, F 2006, ‘Bio-hydrogen production from waste materials,’ Enzyme Microb. Technol., 38(5), 569–582.

Kim, J, Park, C, Kim, T-H, Lee, M, Kim, S, Kim, S-W, Lee, J 2003, ‘Effects of Various Pretreatments for Enhanced Anaerobic Digestion with Waste Activated Sludge,’ J. Biosci. Bioeng.,95(3), 271-275.

Kittiphoom, S 2012, ‘Utilization of mango seed,’ Int. Food Res. J., 19(4), 1325–1335. Lehtomäki, A, Huttunen, S, Lehtinen, TM & Rintala, JA 2008, ‘Anaerobic digestion of grass silage in batch leach bed processes for methane production,’ Bioresour. Technol., 99(8), 3267– 3278.

Liew, LN, Shi, J & Li, Y 2012, ‘Methane production from solidstate anaerobic digestion of lignocellulosic biomass,’ Biomass

and Bioenergy, 46, 125–132.

López, G 2013, ‘Método no convencional de medición de gases en la digestión anaerobia,’ Cent. Investig. y Desarro. Científico, Univ. Dist. Fr. José Caldas, 1(5), 1-16.

Menardo, S, Airoldi, G & Balsari, P 2012, ‘The effect of particle size and thermal pre-treatment on the methane yield of four agricultural by-products,’ Bioresour. Technol., 104, 708–714.

Menardo, S & Balsari, P 2012, ‘An Analysis of the Energy Potential of Anaerobic Digestion of Agricultural By-Products and Organic Waste,’ Bioenergy Resour., 5(3), 759-767.

Purser, BJJ, Thai, S-M, Fritz, T, Esteves, SR, Dinsdale, RM & Guwy, AJ 2014, ‘An improved titration model reducing over

estimation of total volatile fatty acids in anaerobic digestion of energy crop, animal slurry and food waste,’ Water Res.,

(15),162-170.

Sanjaya, AP, Cahyanto, MN & Millati, R 2016, ‘Mesophilic batch anaerobic digestion from fruit fragments,’ Renew. Energy, 98, 135-141.

Šmejkalová, P, Kužníková, V, Merna, J & Hermanová, S 2016,‘Anaerobic digestion of aliphatic polyesters,’ Water Sci. Technol., 73(10), 2386–2393.

Sumaya-Martínez, MT, Sánchez Herrera, LM, Torres García, G & García Paredes, D 2012, ‘Red de valor del mango y sus desechos con base en las propiedades nutricionales y funcionales,’ Rev. Mex. Agronegocios, 16(30), 826-833.

T. A. of the P. and P. I. (TAPPI) 1988, ‘TAPPI Standard T 203 om-93. Alpha-, beta- and gamma-cellulose in pulp and wood,’ TAPPI, 1988. T. A. of the P. and P. I. (TAPPI) 1988, ‘TAPPI Standard T 222 om-98. Acid insoluble lignin in wood and pulp.’ TAPPI, 1998.

Ward, AJ, Lewis, DM & Green, FB 2014, ‘Anaerobic digestion of algae biomass: a review,’ Algal Res., 5, 204–214.

Yank, L, Martina, P & Corace, J 2002, ‘Determinación de CO2 en diferentes muestras de gas mediante el uso del aparato de Orsat,’ Grup. Investig. Energías Renov. (GIDER), Dpto. Termodinámica– Facultad Ing. Resist.

Yu, HW, Samani, Z, Hanson, A & Smith, G 2002, ‘Energy recovery from grass using two-phase anaerobic digestion,’ Waste Manag., 22(1), 1–5.




DOI: https://doi.org/10.22490/25394088.2253

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