Pollinaza

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE
BIOTECNOLOGÍA
“La técnica al servicio
de la Patria”
MAESTRÍA

EN CIENCIAS EN BIOPROCESOS

ESTUDIO CINÉTICO DE LA DIGESTIÓN ANAERÓBICA
TERMOFÍLICA DE POLLINAZA A ESCALA PILOTO.
TESIS
PRESENTADA PARA OBTENER EL GRADO DE
MAESTRO EN CIENCIAS EN BIOPROCESOS
POR
VÍCTOR RIVERA SALVADOR
INGENIERO AGROINDUSTRIALDIRIGIDA POR:
DIRECTOR: DR. JUAN S. ARANDA BARRADAS
CO-DIRECTOR: DR. TEODORO ESPINOSA SOLARES
ASESOR EXTERNO: DR. JOSÉ ULISES TOLEDO

La Laguna Ticomán, D.F., diciembre de 2010.

 

Estudio cinético de la digestión anaeróbica termofílica de pollinaza a escala piloto

2010 

RESUMEN
ESTUDIO CINÉTICO DE LA DIGESTIÓN ANAERÓBICA TERMOFÍLICA DE
POLLINAZA A ESCALA PILOTO
VíctorRivera-Salvador1*, Juan S. Aranda-Barradas1**, Teodoro EspinosaSolares2,3**, Irineo López-Cruz4, Fabián Robles-Martínez1, José Ulises Toledo3.
El objetivo de este trabajo fue modificar el ADM1 para la digestión anaeróbica
termofílica de un digestor piloto de 40 m3 utilizado para el tratamiento de pollinaza.
El ADM1 se modificó considerando lo reportado en la literatura respecto al proceso
de oxidacióndel acetato y la degradación del lactato. Además se suprimió la
metanogénesis acetoclástica del modelo para representar adecuadamente la
degradación sintrófica del acetato para adecuarse a lo reportado previamente por
Sherma (Sherma, 2010) y Smith (2008). Con la finalidad de calibrar el modelo se
manejó una estrategia en dos fases, en la primera obtuvieron datos en dos
digestores de escalalaboratorio de 10 L y en la segunda etapa se usaron los
datos generados en un digestor de escala piloto de 40 m3. En los digestores de
laboratorio un digestor se alimentó únicamente con pollinaza y el otro con un cosustrato pollinaza-vinaza. Los valores experimentales de ácidos grasos volátiles
(AGV´s) y composición del biogás sirvieron para la estimación de parámetros. Se
usaron dos técnicasde estimación de parámetros: (1) ajuste manual combinado
con mínimos cuadrados no lineales (MCNL) y (2) algoritmos de evolución
diferencial (AED). Los datos generados en el digestor piloto de 40 m3 fueron
usados para la validación del modelo, el digestor se alimentó inicialmente con
pollinaza y después con un co-sustrato pollinaza-estiércol de vaca. Tanto ajuste
manual/MCNL como AED sonprocedimientos adecuados de estimación de
parámetros, pero AED resultó ser más eficiente en cuestión de tiempo de
obtención de parámetros y en el caso de sistemas semi-continuos la suma de
cuadrados del error resulto menor en AED que en el otro procedimiento. A nivel
laboratorio, el modelo presenta un ajuste adecuado a los AGV´s y a la
composición del biogás, pero subestima pH y DQO. A nivelpiloto también se
ajustó adecuadamente a los valores de pH, composición de biogás y propionato
pero sobreestima DQO, amoníaco y volumen de biogás producido. Los resultados
obtenidos sugieren que el modelo puede usarse para calcular indicadores de
estabilidad del proceso de digestión anaeróbica, los indicadores muestran que el
digestor laboratorio viene recuperándose de una falla del sistema yel digestor
piloto presenta diversos puntos de riesgo de estabilidad.
Palabras clave: digestión anaeróbica, ADM1, co-digestión, oxidación del
acetato, degradación de lactato, modelos matemáticos.
1

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología, Instituto Politécnico Nacional
Departamento de Ingeniería Agroindustrial, Universidad Autónoma Chapingo
3
Gus R. Douglass, Land-GrantInstitute, West Virginia State University
4
Posgrado en Ingeniería Agrícola y Uso Integral del Agua, Universidad Autónoma Chapingo
2

* Tesista,

i

** Directores del proyecto

 

Estudio cinético de la digestión anaeróbica termofílica de pollinaza a escala piloto

2010 

ABSTRACT
KINETIC STUDY OF THERMOPHILIC ANAEROBIC DIGESTION OF CHICKEN
LITTER IN A PILOT PLANT
Víctor...