Efecto del pre-tratamiento alcalino en la biodegradabilidad anaerobia de la cáscara del café

Autores/as

  • K De la Cruz-Martorell Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"
  • Y Gómez-Salcedo Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"
  • Y Santander Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"
  • DJ Catagua Mera Centro de Investigaciones Biotecnológicas del Ecuador
  • JCD Mendoza Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"
  • I. Pereda-Reyes Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.20190516

Palabras clave:

digestión anaerobia, pre-tratamiento alcalino, rendimiento de metano, biomasa lignocelulósica, polifenoles

Resumen

La biodegradabilidad de la cáscara del café durante la operación de reactores en discontinuo y en tanque agitado semi-continuo, se evaluó empleando el residual pre-tratado con Ca(OH)2 al 3% y sin pre-tratar. La operación en régimen semi-continuo se llevó a cabo en 4 etapas empleando relaciones de carga orgánica volumétrica (COV, [gSV L -1 d -1]) y de tiempo de retención hidráulico (TRH, [d]) (COV:TRH) de 0,1:90; 0,2:90; 0,2:45 y 0,2:30. Como resultado del pre-tratamiento se obtiene hasta 223% de solubilización de la materia orgánica. Sin embargo, el pre-tratamiento no brindó mejores resultados en la biodegradabilidad, observándose una tendencia negativa en el rendimiento de metano en la operación en semi-continuo, debido a la acumulación de compuestos resultantes del fraccionamiento de la lignina como es el caso de polifenoles, por lo que se decidió continuar empleando el residual sin pre-tratar. El mayor rendimiento de metano se obtuvo a 45:0,2 cuando se utilizó el residual sin pre-tratar obteniéndose 277 mLCH4 gSV-1 , para una productividad de metano de 1,1 L L-1 d -1. Al implementar la condición de 0,2: 30 se observó un lavado de biomasa en el sistema por lo que se recomienda operar a bajas COV y elevados TRH al tratar residuales sólidos cafetaleros.

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Biografía del autor/a

K De la Cruz-Martorell, Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"

Profesor, Facultad de Ingeniería Química.

Y Gómez-Salcedo, Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"

Profesor, Facultad de Ingeniería Química.

Y Santander, Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"

Facultad de Ingeniería Química.

DJ Catagua Mera, Centro de Investigaciones Biotecnológicas del Ecuador

Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL).

JCD Mendoza, Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"

Profesor, Facultad de Ingeniería Química.

I. Pereda-Reyes, Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"

Directora de investigación. Facultad de Ingeniería Química.

Citas

P. S. Murthy and M. M. Naidu, “Sustainable management of coffee industry by-products and value addition—a review,” Resources, Conservation and Recycling, vol. 66, pp. 45–58, Sep. 2012.

G. Corro, L. Paniagua, U. Pal, F. Bañuelos, and M. Rosas, “Generation of biogas from coffee-pulp and cow-dung co-digestion: Infrared studies of postcombustion emissions,” Energy Conversion and Management, vol. 74, pp. 471–481, Oct. 2013.

M. Selvamurugan, P. Doraisamy, and M. Maheswari, “An integrated treatment system for coffee processing wastewater using anaerobic and aerobic process,” Ecological Engineering, vol. 36, no. 12, pp. 1686–1690, Dec. 2010.

S. Bolado, C. Toquero, J. Martín, R. Travaini, and P. A. García, “Effect of thermal, acid, alkaline and alkaline-peroxide pretreatments on the biochemical methane potential and kinetics of the anaerobic digestion of wheat straw and sugarcane bagasse,” Bioresource Technology, vol. 201, pp. 182–190, Feb. 2016.

C. Sambusiti, F. Monlau, E. Ficara, H. Carrère, and F. Malpei, “A comparison of different pre-treatments to increase methane production from two agricultural substrates,” Applied Energy, vol. 104, pp. 62–70, Apr. 2013.

M. Schroyen, H. Vervaeren, K. Raes, and S. W. V. Hulle, “Modelling and simulation of anaerobic digestion of various lignocellulosic substrates in batch reactors: Influence of lignin content and phenolic compounds ii,” Biochemical Engineering Journal, vol. 134, pp. 80–87, Jun. 2018.

A. K. Chandel, S. S. da Silva, and O. V. Singh, “Detoxification of lignocellulosic hydrolysates for improved bioethanol production,” in Biofuel Production-Recent Developments and Prospects, M. A. D. Santos, Ed. InTech, 2011, pp. 225–246.

M. Taherdanak and H. Zilouei, “Improving biogas production from wheat plant using alkaline pretreatment,” Fuel, vol. 115, pp. 714–719, Jan. 2014.

APHA and AWWA and WEF, Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, 21st ed. Washington DC, USA: APHA and AWWA and WEF, 2005.

Standard Test Method for Acid-Insoluble Lignin in Wood, ASTM D1106-96, 2013.

J. Honorato, F. Apolinar, and G. Colot, “Composición lignocelulósica de Pinus ayacahuite Ehrenb. ex Schltdl., P. leiophylla Schlecht. y Cham. y P. herrerae Martínez,” Revista Mexicana de Ciencias Forestales, vol. 7, July 2006. [Online]. Available: https://doi.org/10.29298/rmcf.v7i34.82l

Fermentation of organic materials - Characterization of the substrate, sampling, collection of material data, fermentation tests, VDI 4630, 2006.

E. M. García, I. Fernández, and A. Fuentes. (2015) Determinación de polifenoles totales por el método de folin-ciocalteu. [Online]. Available: http://hdl.handle.net/10251/52056

U. Lossie and P. Pütz, “Targeted control of biogas plants with the help of FOS/TAC,” Laboratory Analysis Titration Fos/Tac, Hach Lange, Tech. Rep. TIM 840/845, 2009.

M. D. Ulsido, G. Zeleke, and L. Meng, “Biogas potential assessment from a coffee husk: an option for solid waste management in gidabo watershed of ethiopia,” 15th Internal Scientific Conference Engineering for Rural Development, Jelgava, Latvia, 2016.

F. Shemekite and et al., “Coffee husk composting: an investigation of the process using molecular and non-molecular tools,” Waste Manag., vol. 34, no. 3, March 2014. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.11.010

A. K. Kivaisi, “Pretreatment of robusta coffee hulls and co-digestion with cow-dung for enhanced anaerobic digestion,” Tanz. J. Sci., vol. 28, no. 2, 2002. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.4314/tjs.v28i2.18349

T. Amon and et al., “Biogas production from maize and dairy cattle manure—influence of biomass composition on the methane yield,” Agri. Ecosyst. Environ., vol. 118, no. 1-4, January 2007. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.agee.2006.05.007

M. Koyama and et al., “Effect of alkaline pretreatment on mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of a submerged macrophyte: inhibition and recovery against dissolved lignin during semi-continuous operation,” Bioresource Technology, vol. 238, August 2017. [Online].Available: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.04.046

J. F. Calzada and et al., “Biogas from coffee pulp,” Biotechnology Letters, vol. 3, no. 12, December 1981. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/BF00134849

S. Khatri and et al., “Synergistic effect of alkaline pretreatment and fe dosing on batch anaerobic digestion of maize straw,” Applied Energy, vol. 158, November 15 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.08.045

S. Menardo, V. Cacciatore, and P. Balsari, “Batch and continuous biogas production arising from feed varying in rice straw volumes following pre-treatment with extrusion,” Bioresource Technology, vol. 180, March 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.12.104

W. Mussoline, G. Esposito, P. Lens, A. Spagni, and A. Giordano, “Enhanced methane production from rice straw co-digested with anaerobic sludge from pulp and paper mill treatment process,” Bioresource Technology, vol. 148, November 2013. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.08.107

L. Janke and et al., “Comparison of start-up strategies and process performance during semi-continuous anaerobic digestion of sugarcane filter cake co-digested with bagasse,” Waste Management, vol. 48, February 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.11.007

M. H. Gerardi. (2003) The microbiology of anaerobic digesters. [Wiley Library]. [Online]. Available: https://doi.org/10.1002/0471468967

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Publicado

2019-05-20

Cómo citar

De la Cruz-Martorell, K., Gómez-Salcedo, Y., Santander, Y., Catagua Mera, D., Mendoza, J., & Pereda-Reyes, I. (2019). Efecto del pre-tratamiento alcalino en la biodegradabilidad anaerobia de la cáscara del café. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (92), 36–41. https://doi.org/10.17533/udea.redin.20190516

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