Evaluación del desempeño energético y la prevalencia de genes de resistencia a antibióticos (ARG) en digestión anaerobia de residuos orgánicos

Abstract

En el presente trabajo se evaluó el proceso de digestión anaerobia mesófila como alternativa de tratamiento a los residuos provenientes de las granjas industriales porcinas y de una planta de tratamiento de aguas residuales. La experimentación se desarrolló a escala de laboratorio, durante un período de 40 días. El proceso se realizó en dos reactores (R1 y R2) de mezcla perfecta, operando en modo semicontinuo a una temperatura de ± 35 ºC. Para el montaje del experimento fueron agregados en cada reactor 2 L del inóculo Fango Anaerobio y con respecto a la alimentación, se estudiaron dos sustratos: el Purín de Cerdo (P), añadido a R1, y el Fango Mixto Espesado (FME), añadido a R2. Como parte del montaje, diariamente se alimentaron 100 mL de cada sustrato y fueron retirados 100 mL de efluente de R1 y R2. Para el seguimiento y evaluación del proceso se estudiaron 9 variables: Producción de Biogás DQOTotal, Sólidos Totales (ST), Solidos Volátiles (SV), Nitrógeno Total, Nitrógeno Amoniacal, pH, Ácidos Grasos Volátiles (AGVs) y cuantificación de patógenos a partir de de la técnica qPCR. Para la digestión de purines se obtuvieron rendimientos de eliminación de SV y DQO de 43 y 70 %, respectivamente y una producción de 285 mL CH4/g DQOeliminada. Con respecto a la digestión de lodos se reportaron rendimientos de eliminación de SV y DQO de 48 y 57 %, respectivamente y una producción de 310 mL CH4/g DQOeliminada. A partir del proceso de digestión llevado a cabo, se eliminan de los purines los genes de resistencia intl1 y sul1, con un 81 y 86% de eliminación, respectivamente. Para la digestión de lodos, se alcanzaron valores de remoción de 96 y 73% para los genes intl1 y sul1, respectivamente.

In the present work, the mesophilic anaerobic digestion process was evaluated as an alternative treatment for waste from industrial pig farms and a wastewater treatment plant. The experimentation was carried out on a laboratory scale, for a period of 40 days. The process was carried out in two perfectly mixed reactors (R1 and R2), operating in semi-continuous mode at a temperature of ± 35 ºC. For the set-up of the experiment, 2 L of the Anaerobic Sludge inoculum were added to each reactor and, with respect to the feed, two substrates were studied: swine manure (P), added to R1, and mixed sludge (FME), added to R2. As part of the setup, 100 mL of each substrate were fed daily and 100 mL of effluent from R1 and R2 were withdrawn. For the monitoring and evaluation of the process, 9 variables were studied: Biogas Production CODTotal, Total Solids (TS), Volatile Solids (VS), Total Nitrogen, Ammoniacal Nitrogen, pH, Volatile Fatty Acids (VFAs) and quantification of pathogens from the qPCR technique. For swine manure digestion, SV and COD elimination yields of 43 and 70%, respectively and a production of 285 mL CH4/g COD eliminated were obtained. Regarding sludge digestion, SV and COD elimination yields of 48 and 57%, respectively, and a production of 310 mL CH4/g COD eliminated were reported. From the digestion process carried out, the resistance genes intl1 and sul1, with 81 and 86% elimination, respectively, are eliminated from the manure. For sludge digestion, removal values of 96 and 73% were reached for the intl1 and sul1 genes, respectively.