Digestión anaerobia de las aguas residuales de agroindustrias en Sancti Spíritus: una oportunidad energética y ambiental

Abstract

El presente trabajo se centra en la necesidad de tratamiento adecuado de las aguas residuales agroindustriales, que permita reducir su impacto ambiental a la vez que se puedan aprovechar energéticamente. Para ello, se estudiaron las aguas residuales lácteas, las de la industria procesadora de pescado, de la agroindustria conserveras (mango), la fracción liquida de residuales porcinos, las aguas de mataderos y cárnico y las aguas del beneficio húmedo del café de agroindustrias de Sancti Spíritus. Se realizaron ensayos de digestión anaerobia a escala de laboratorio en condiciones mesofílicas, donde se cuantificó en potencial de biogás y se determinaron los parámetros cinéticos utilizando cuatro modelos de regresión no lineal (Modelo modificado de Hill, Modelo de Gompertz modificado, Modelo de Función Transferencial y Modelo de Roediger). A partir de información de diferentes escenarios reales y flujos de procesos actuales, se identificó el potencial disponible y técnicamente implementable de biogás y se estimó la posible reducción de gases de efecto invernadero que puede lograrse por la sustitución de electricidad. Como resultado se obtuvo que la producción de biogás de las aguas residuales osciló entre 228 mLgSV-1 y 354 mLgSV-1, y que todos los modelos cinéticos mostraron un buen ajuste (R2> 95%). Sin embargo, el potencial técnico implementable de biogás, estuvo fuertemente influenciado por la frecuencia y cantidad de agua residual generada en cada escenario, así como la posibilidad de uso final del biogás en los propios escenarios agroindustriales. Esta oportunidad de tratamiento y valorización de estas aguas residuales podría reducir entre 13435 - 18625 tCO2eq/año de emisiones de GEI, dado a los 15489 - 21472 MWh/año de energía eléctrica que pueden sustituirse debido al aprovechamiento de 17682 - 24512 m3/año de biogás. Otra oportunidad puede ser la utilización directa del biogás para cocción en viviendas cercanas (17682 - 24512 m3/año), que permitiría dejar de consumir 12907-17893 MWh/año de energía eléctrica, lo que implica evitar la emisión de 11196 - 15521 tCO2eq/año. Por ende, este trabajo contribuye a la búsqueda de alternativas que apoyen la toma de decisiones respecto a la necesaria alineación de los sistemas productivos cubanos con los objetivos de desarrollo sostenible y la descarbonización de la economía, principalmente del sector agroindustrial

This work focuses on the need for adequate treatment of agro-industrial wastewater to reduce its environmental impact while allowing it to be used as an energy source. Dairy wastewater, fish processing industry wastewater, canning agroindustry wastewater (mango), the liquid fraction of swine wastewater, slaughterhouse wastewater, and wet coffee processing were studied. For this purpose, anaerobic digestion tests were carried out at laboratory scale under mesophilic conditions, where the experimental biogas potential was quantified. Kinetic parameters were determined using four nonlinear regression models (modified Hill model, modified Gompertz model, Transfer Function model and Roediger model). Based on information from different real scenarios and current process flows, the available and technically implementable potential was identified and the possible greenhouse gas reduction that can be achieved with biogas utilization was estimated. As a result, biogas production from wastewater ranged from 228 mLgSV-1 to 354 mLgSV-1, and all kinetic models showed a good fit (R2> 95%). However, the implementable technical potential of biogas was strongly influenced by the frequency and amount of wastewater generated in each scenario, as well as the possibility of final use of the biogas in the agroindustrial scenarios themselves. This opportunity for treatment and valorization of this wastewater could reduce between 13 435.53 - 18 625.25 tCO2eq/year of greenhouse gas emissions, which is the result of no longer consuming 15 489.43 - 21 472.51 MWh/year of electrical energy due to the use of 17 682 - 24 512 m3 of biogas to generate electrical energy. Another alternative is gasification in neighboring industries and homes, which could reduce between 11 196.27 - 15 521.04 tCO2eq/year of greenhouse gas emissions, as a result of no longer consuming 12 907.86 - 17 893.76 MWh/year of electrical energy due to the use of 17 682 - 24 512 m3 of biogas. Therefore, this work contributes to the search for alternatives that support decision-making regarding the necessary alignment of Cuban productive systems with the objectives of sustainable development and the decarbonization of the economy, mainly in the agroindustrial sector.