Generación de ácidos grasos volátiles y biogás en reactores discontinuos secuenciales con biomasa suspendida y biopelícula a partir de vinazas de mezcal

Abstract

El mezcal es una bebida alcohólica elaborada artesanalmente en México que ha adquirido mayor relevancia comercial en los últimos 10 años. Sin embargo, su elaboración trae consigo la generación de vinazas, residuos líquidos altamente contaminantes por su elevada demanda química de oxígeno o DQO (>56,000 mg DQO/L), acidez (pH<4) y a la presencia de compuestos tóxicos, como fenoles (478 mg/L). Debido a su elevada concentración de MO, estos residuos tienen potencial para ser revalorizados a través de procesos biológicos para la obtención de subproductos de alto valor energético, como lo es la fermentación oscura para la obtención de biohidrógeno. En el presente trabajo se evaluó el efecto de 4 tiempos de reacción (TR) de 4, 3, 2 y 1 d, así como de dos tipos de biomasa (suspendida y biopelícula) sobre una fermentación oscura en un reactor secuencial por lotes (SBR) alimentado con vinazas de mezcal, en función de su eficiencia de remoción de DQO, producción de ácidos grasos volátiles (AGVs), así como generación/composición de biogás. Se determinó que el TR de 1 d fue más eficiente en términos de remoción de DQO (9-12 %) y producción de biogás (436-495 NmL/Lreactor), debido a que este tiempo favoreció que una mayor concentración de la MO permaneciera en el sistema en forma de AGVs. Pero para favorecer la acumulación de una mayor concentración de AGVs se recomienda la operación con TR de 3 d, permitiendo la biotransformación de una mayor concentración de carbohidratos sin consumirse los AGVs generados (1,074- 2,006 mg AGV/L). No se observaron diferencias estadísticamente significativas entre los dos tipos de biomasa en función de su eficiencia de remoción de la DQO y de la concentración de AGVs generados al final del ciclo de tratamiento. Sin embargo, se alcanzó un mejor desempeño en el SBR con riolita en función de su producción volumétrica de biogás (495 ± 37 NmL/Lreactor) y su contenido de H2 (124 ± 13 NmLH2/Lreactor). El mejor desempeño de la riolita puede deberse a su mayor porosidad, favoreciendo una mayor acumulación de biomasa acidogénica que transformara el sustrato en H2. Este tipo de ME ha sido poco estudiado para el tratamiento de vinazas, por lo que es necesario realizar más estudios con este mineral para el tratamiento de residuos líquidos con elevadas concentraciones de MO.