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Digestión anaeróbica: definición, proceso y aplicaciones

Publicado el 1 octubre, 2020

¿Qué es la digestión anaeróbica?

Eche un vistazo a lo que hay en su basura. Si separa su reciclaje, probablemente haya desperdicio de alimentos, algunas envolturas y no mucho más. Ahora, ¿qué pasaría si pudieras convertir esa basura en energía para alimentar tu teléfono celular, luces y cualquier otra cosa en tu hogar? Esto no es magia, es la promesa de la digestión anaeróbica.

Al principio, la definición de digestión anaeróbica podría no revelar mucho. El prefijo ‘an’ significa no y ‘aeróbico’ significa oxígeno. Entonces, la digestión anaeróbica es la digestión que ocurre sin oxígeno. Aunque nuestras células necesitan oxígeno para mantenerse vivas, muchas bacterias pueden descomponer materiales sin él durante la digestión anaeróbica . Pero, ¿qué tiene esto que ver con la energía?

La digestión anaeróbica es especialmente interesante para los humanos porque el proceso produce biogás , gases que pueden usarse como combustible, a partir de productos de desecho como estiércol, desechos de alimentos y desechos de tratamiento de agua. El metano, el gas hidrógeno y el dióxido de carbono se liberan a través de la digestión anaeróbica y se pueden capturar para usarlos como combustible para generar electricidad o calor. Veamos los detalles del proceso a continuación.


Las granjas lecheras producen gran cantidad de estiércol que se puede utilizar para la digestión anaeróbica
granja lechera

Proceso biológico

Una multitud de bacterias descomponen los desechos orgánicos, como los restos de comida, la grasa y el aceite de los desechos de los restaurantes, el estiércol e incluso nuestros propios desechos de las plantas de tratamiento de agua a través de la digestión anaeróbica. Hay cuatro etapas principales de la digestión anaeróbica.

1. Hidrólisis

Las bacterias utilizan el proceso de fermentación para descomponer primero moléculas grandes en moléculas más pequeñas que se pueden digerir para obtener energía. Por ejemplo, los carbohidratos grandes se descomponen en azúcares individuales y las grasas se descomponen en ácidos grasos mediante hidrólisis , donde se agrega agua a los enlaces orgánicos para romperlos y liberar las moléculas más pequeñas.

2. Acidogénesis

Durante el siguiente paso, los productos producidos durante la hidrólisis se convierten en ácidos orgánicos de cadena corta y alcoholes por más bacterias que fermentan.

3. Acetogénesis

A continuación, las bacterias acetogénicas convierten los productos ácidos formados en el paso tres en ácido acético, dióxido de carbono e hidrógeno gaseoso. Algunos de estos gases serán capturados en el biogás además del metano.

4. Metanogénesis

El último paso en el proceso es donde se produce el metano, el principal combustible que los humanos cosechan de la digestión anaeróbica. Las bacterias metanogénicas reducen el dióxido de carbono a gas metano o usan acetato y otros productos intermedios de etapas adicionales para producir metano.

Aplicaciones

La digestión anaeróbica resulta ser una herramienta bastante útil. Elimina los desechos que de otro modo requerirían un tratamiento químico extenso y libera sustancias químicas tóxicas a la atmósfera. Al mismo tiempo, produce una fuente de combustible que se puede utilizar para generar calor y electricidad. Veamos cómo funciona esto.

Reducción de residuos

La digestión anaeróbica puede descomponer muchos productos de desecho orgánicos. El estiércol, la materia vegetal, los desechos humanos de las instalaciones de tratamiento de agua, los restos de comida y la grasa o el aceite funcionan en la digestión anaeróbica. Sin embargo, los diferentes materiales se pueden descomponer en diferentes grados de eficiencia y la composición del material de partida producirá diferentes resultados y requerirá diferentes digestores, los grandes contenedores que albergan el proceso.


Un digestor anaeróbico Haase en una granja
Digestor anaeróbico Haase

Por ejemplo, las grasas producen la mayor cantidad de biogás, mientras que los sólidos tardan más en degradarse. El componente activo de la digestión anaeróbica son las bacterias, que están vivas. Por lo tanto, las personas deben tener en cuenta la composición nutricional del material para que las bacterias puedan tener las condiciones óptimas para la actividad metabólica.

Creando combustible

Durante el proceso de digestión, las bacterias producen biogás, que se puede capturar, tratar y almacenar en tanques para su uso posterior. El biogás se puede quemar directamente para formar calor. El calor puede usarse para calentar edificios, calentar tanques de almacenamiento de agua para agua caliente o usarse en el procesamiento y secado de materia prima para animales, ya que los digestores se encuentran comúnmente en las granjas debido a la gran cantidad de estiércol disponible como material de partida para la digestión anaeróbica. .


Un tanque de almacenamiento de biogás contiene biogás hasta que se necesita para su uso
tanque de almacenamiento de biogás

Los digestores también pueden diseñarse para producir electricidad utilizando biogás. En lugar de simplemente usar el calor de la combustión, el calor se puede usar en un generador eléctrico para calentar agua y crear vapor, que alimenta una turbina para generar electricidad. Luego, la electricidad puede usarse en el sitio o transferirse a la red más grande para usarla en otras áreas.

Digestato

No todo el material de partida se convierte en gas durante la digestión anaeróbica. Siempre quedará algo de desperdicio en forma de material húmedo y seco llamado digestato . Afortunadamente, el digestato también tiene utilidad. Primero se separan los componentes líquidos y sólidos del digestato. Los componentes sólidos se pueden secar y utilizar como lecho para animales de granja. Los materiales líquidos son ricos en nutrientes, al igual que el abono original. Por lo tanto, este líquido se puede usar como fertilizante y se puede rociar sobre los cultivos al igual que el estiércol.

Resumen de la lección

La digestión anaeróbica es el proceso por el cual las bacterias descomponen los desechos orgánicos en biogás y otros productos en ausencia de oxígeno. Utiliza cuatro pasos en el proceso biológico, hidrólisis para descomponer el material orgánico en componentes más pequeños, acidogénesis para crear pequeños ácidos orgánicos, acetogénesis para formar acetato, dióxido de carbono e hidrógeno gaseoso y, por último, metanogénesis para crear metano como biocombustible. El biogás puede usarse como combustible y quemarse para calentar directamente edificios o un suministro de agua, o el calor puede ser aprovechado por un generador para generar electricidad. La digestión anaeróbica también crea digestato que puede usarse como lecho para animales de granja y fertilizante para cultivos.

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