Potencial de producción de ácidos grasos volátiles en lodos de Ptar, residuos urbanos y agroindustriales: enfoque hacia una economía circular

Abstract

La presente investigación tuvo por objetivo general evaluar el potencial de producción de ácidos grasos volátiles (AGV) a partir de residuos de origen urbano y agroindustrial: lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales o PTAR (LP), fracción orgánica de residuo sólido urbano (FORSU), residuos de alcachofa (AL), residuos de pulpa de manzana (PM) y biomasa microalgal (BM), en condiciones termofílicas (55°C) y régimen de operación discontinuo. Para este propósito, la producción de AGV a escala de laboratorio se realizó en condiciones de mono-fermentación y pH ácido (5,5), asimismo, en condiciones de cofermentación (LP como co-sustrato) y pH alcalino (9). Además, se evaluó el proceso de cofermentación de LP+PM (1:1) en una plataforma piloto automatizada de 15 L en modo discontinuo de operación. En general, los resultados indican que la mejor producción y rendimiento de AGV estuvo influenciado por la presencia de un co-sustrato y pH alcalino. Así, el mejor potencial de producción de AGV a escala de laboratorio se alcanzó a partir de la co-fermentación de LP + PM (1:1) hasta los 15,50 g de DQO L-1 y un rendimiento de conversión acidogénica de 255,68 mgAGV g-1 DQOsustrato, asimismo, la co-fermentación de LP + FORSU (4:1) con una producción de AGV de 11,12 g de DQO L-1 y un rendimiento de conversión acidogénica de 269,26 mgAGV g-1 DQOsustrato. El potencial de producción de AGV en la co-fermentación de LP+PM (1:1) a escala piloto alcanzó los 6,40 g de DQO L-1 y un rendimiento de conversión acidogénica de 94,77 mgAGV g-1 DQOsustrato. Es preciso señalar que durante la fermentación acidogénica a pH alcalino, los residuos evaluados presentaron como bioproducto principal el ácido acético seguido del ácido butírico, mientras que a pH ácido se obtuvo principalmente ácido butírico. Finalmente, los resultados también revelaron un potencial significativo de los residuos orgánicos para enriquecer un escenario de biorefinería, por ejemplo el ácido acético y ácido butírico, los cuales tienen mayor aplicabilidad industrial y potencial económico que el metano.

This study evaluated the production potential of volatile fatty acids (VFA) from urban and agroindustrial waste: Sewage sludge (SS), organic fraction of urban solid waste (OFMSW), artichoke residues (ART), residues of apple pulp (APP) and microalgal biomass (MB), under thermophilic conditions and batch tests. The VFA production were carried out under conditions of mono-fermentation and acidic pH (5.5), and under conditions of cofermentation (SS as co-substrate) and at alkaline pH (9). In addition, the process of cofermentation of SS + APP (1:1) was evaluated on a 15 L automated pilot platform in discontinuous mode of operation. The results indicate that the production and yield of VFA was influenced by the presence of a co-substrate and alkaline pH. Thus, the high potential for laboratory-scale of VFA production was achieved from the co-fermentation of SS + APP (1:1) to 15.50 g of COD L-1 and an acidogenic conversion yield of 255.68 mg VFA g-1 COD, furthermore, co-fermentation of SS+ OFMSW (4:1) attained a VFA production of 11.12 g COD L-1 and an acid conversion performance of 269.26 mgVFA g -1 COD. The production potential of VFA in the co-fermentation of SS + APP (1:1) on a pilot scale reached up 6.40 g COD L-1 and an acidogenic conversion yield of 94.77 mgVFA g -1 COD. Acetic followed by butyric was obtained as the main bioproduct during the acidic fermentation at alkaline pH, whereasshifting to acidic pH was promoted butyric production. The results also revealed a significant potential of organic waste to enrich a biorefinery scenario, i.e, acetic acid and butyric acid, which have higher industrial applicability and economic potential than methane.