Depuración de vinazas digeridas y purificación de biogás mediante sistemas de algas-bscterias

Abstract

La intensa producción mundial de la industria agroalimentaria genera una gran cantidad de aguas residuales, las cuales se caracterizan por una elevada concentración de nutrientes y materia orgánica. Específicamente, las aguas procedentes de la fermentación de las melazas de la industria azucarera (vinazas) son unas de las más contaminantes. En este contexto, los sistemas de lagunaje algas-bacterias se han perfilado como una de las mejores técnicas para la eliminación de estos nutrientes, permitiendo además la purificación simultánea de biogás y un aprovechamiento de la biomasa algal generada. En el presente trabajo se estudió la aplicación de un fotobiorreactor de lagunaje de algas y bacterias (high rate algal pond, HRAP) de 180 L interconectado a una columna externa de absorción de CO2 de 2.5 L desde Marzo de 2014 hasta Junio de 2014 (73 días), para evaluar de manera simultánea la eliminación de nutrientes en vinazas, la purificación de biogás y la caracterización de la biomasa algal para obtener productos de valor añadido. La vinaza con la que se trabajó se diluyó 10 veces con agua del grifo y se alimentó continuamente al sistema con un tiempo de retención hidráulico de 7 días. El trabajo se desarrolló en dos etapas diferentes, centrándose la primera exclusivamente en la depuración de las vinazas, mientras que en la segunda se estudió la depuración de las vinazas en el fotobiorreactor conectado a la columna de absorción de biogás sintético (30% de CO2) alimentada con un flujo de biogás de 5 mL/min y una recirculación de líquido desde el HRAP de 125 L/d. Los resultados mostraron un déficit de carbono en la vinaza tratada inicialmente. De esta manera, sólo cuando se conectó la columna de absorción se tuvo una eliminación efectiva de nutrientes (37±7% de NT y 39.0±3.3% de P) y se produjo un aumento de concentración de sólidos suspendidos totales en el HRAP desde 0.18 g/L hasta 0.56 g/L (en parte debido también a las mayores tasas de evaporación). La alta tasa de oxigenación en el sistema conllevó una nitrificación rápida del N-NH4 + alimentado, siendo su eliminación superior al 94%, sin tener influencia el mayor aporte de carbono inorgánico en la etapa II: La eliminación de carbono sí que fue efectivaindependientemente de la etapa estudiada, eliminándose toda la fracción biodegradable de carbono orgánico (máximo de 45±11% en la segunda etapa), y con eliminaciones 7 máximas de carbono inorgánico del 70.5±0.5 % en la primera etapa de estudio. La eliminación de CO2 del biogás sintético alimentado fue del 99.1±0.2%. La recogida de la biomasa en el sedimentador instalado tras el HRAP fue efectiva (≥94%). Esta biomasa se caracterizó por tener altos contenidos de hidratos de carbono (81.8±1.3 y 74.8±3.5% en las etapas I y II, respectivamente), lo que sugiere una efectiva producción de bioetanol a partir de la misma tras la extracción e hidrólisis de azucares y su posterior fermentación, permitiendo de esta manera el concepto de biorefinería como una realidad emergente.