Análisis de alternativas de producción más limpia (PML) para la producción de biogás con fines energéticos en una empresa azucarera diversificada

Abstract

La presente investigación se desarrolló con el objetivo de evaluar el efecto de la aplicación de variantes de pre-tratamiento y codigestión con vinazas en el proceso de digestión anaerobia de la cachaza. El procedimiento experimental se realizó de acuerdo a un diseño central compuesto y el diseño de mezcla para dos y tres componentes. Se estudió el pre-tratamiento termo-alcalino (TA) a 100°C para diferentes condiciones de carga de álcali (4 - 10 g Ca(OH)2 100 g-1 ST-1) y tiempo de pre-tratamiento (1-3 horas). Además se evaluó el pre-tratamiento con agua caliente presurizada (LHW) a diferentes temperaturas (150-200°C) y tiempo de pre-tratamiento (5-20 minutos). Ambos pre-tratamientos no se habían reportado anteriormente para la cachaza como sustrato en la digestión anaerobia. El impacto del pre-tratamiento en el porciento de solubilización de la demanda química de oxígeno, el rendimiento de metano y la formación de inhibidores se determinó en función del factor de severidad. Como resultado se obtuvo un alto grado de solubilización de la demanda química de oxígeno con el incremento de la severidad del pre-tratamiento. Para las condiciones más severas aplicadas en el TA (t>3 h) y LHW (200°C y 210°C), se obtuvieron bajos rendimientos de metano debido a la formación de compuestos refractarios y/ o inhibitorios al proceso de digestión anaerobia. Los resultados de este trabajo demuestran que es posible pre-tratar la cachaza para incrementar su biodegradabilidad. Las mejores condiciones se lograron para 10 g Ca(OH)2 100 g-1 ST-1 por 1 h (TA) y 150°C por 20 minutos (LHW), con un 34% y 63% de incremento en el potencial de metano respectivamente. En los estudios de mezcla vinaza-cachaza se demostró la validez del uso de la co-digestión vinaza-cachaza sin pre-tratar como alternativa para incrementar el rendimiento de metano, sin embargo cuando se empleó cachaza pre-tratada por TA o LHW, el rendimiento decreció demostrando antagonismo de la cachaza pre-tratada en la mezcla. De la valoración energética, económica y ambiental realizada se obtuvo que las alternativas más viables fueron la digestión anaerobia de la cachaza pre-tratada por LHW para el escenario de un ingenio azucarero sin destilería anexa y la co-digestión de la cachaza sin pre-tratar con vinaza en reactores de tanque agitado para el escenario de un ingenio azucarero con destilería anexa