PRODUCCION DE METANO MEDIANTE LA RECIRCULACION DE...

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II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009. PRODUCCION DE METANO MEDIANTE LA RECIRCULACION DE LIXIVIADOS EN RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS Hernández-Berriel Ma. del C.* 1,2 , Márquez-Benavides L. 1 , Mañón-Salas Ma. del C. 3 , Buenrostro-Delgado O. 1 , Sánchez-Yáñez, J.M. 1 1 Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, San Juanito Itzícuaro s/n, Col. San Juanito Itzícuaro, Morelia, Michoacán-México. 2 Instituto Tecnológico de Toluca, Av. Tecnológico s/n Ex-Rancho La Virgen, Metepec, Edo. de México-México. 3 Universidad de Baja California, Calle de la Normal s/n, Blvd. Benito Juárez, Col. Insurgentes Este, Mexicali, Baja California Norte-México. Resumen El objetivo de este trabajo fue determinar los tiempos de generación de metano y su producción, cuando se acelera la degradación de los RSU mediante la recirculación de sus lixiviados. Para ello, se montaron 6 biorreactores escala laboratorio (BRxs) con RSU del Relleno Sanitario del Municipio de Pátzcuaro, Michoacán, 2 se operaron como controles y 4 con recirculación de sus lixiviados 2 veces por semana, para mantener los contenidos de humedad de 60 y 70 % base húmeda (%Hbh) por duplicado. Se dio seguimiento durante 264 días a los lixiviados producidos, analizándoles pH, demanda química de oxígeno (DQO), conductividad electrolítica, sólidos totales (ST) y sólidos volátiles totales (SVT). A los RSU cargados y descargados se les determinó pH, %Hbh, SVT y grado de asentamiento, encontrando las mayores degradaciones y asentamientos al mayor nivel de recirculación (70%Hbh). Al biogás generado se le cuantificó semanalmente su contenido de metano mediante cromatografía de gases. La generación de metano inició el día 48 en los BRxs al 70 %Hbh y 14 días después en los del 60 %Hbh. Para el día 264 se obtuvo una producción de metano acumulado 56.7 % mayor en los BRx al 70 %Hbh que en los del 60 %Hbh. Palabras clave: Metano, recirculación de lixiviados, residuos sólidos urbanos. 1. Introducción De acuerdo a datos del Banco Mundial, México aportó alrededor del 2 % de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) al total mundial en el año 2002, de las cuales, los sitios de disposición final de residuos sólidos urbanos (RSU) del país contribuyeron con el 5.44 %. La utilización del biogás producido por los RSU como un energético alternativo, es una realidad en diversas partes del mundo [1, 2, 3, 4], sin embargo en México hace falta información para convencer a las autoridades de su sustentabilidad, a fin de que el relleno sanitario (RESA) tradicional, evolucione hacia el RESA-Biorreactor. Si bien, el RESA convencional es una instalación de ingeniería para la disposición final de los RSU, diseñada y operada de tal forma que minimice los impactos sobre el medio ambiente y la salud pública [5], su estabilización requiere de 20 o más años [6]. Ante estos periodos posclausura de largo plazo, las barreras colocadas inicialmente en el RESA exceden su vida útil, lo que posibilita la infiltración de lixiviados al subsuelo y el escape del biogás a la atmósfera, impactando el medio ambiente y la salud [3, 7]. La Asociación de Residuos Sólidos de Norte América (SWANA, The Solid Waste Association of North America), define al RESA-Biorreactor como “un RESA o celda del RESA donde las condiciones de líquido y gas son activamente manejadas para transformar y bioestabilizar los constituyentes orgánicos dentro de los 5 a los 10 años siguientes de su clausura, con el propósito de controlar para mejorar los procesos microbianos [8].

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II Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos

Barranquilla, 24 y 25 de septiembre de 2009.

PRODUCCION DE METANO MEDIANTE LA RECIRCULACION DE LIXIVIADOS EN RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS

Hernández-Berriel Ma. del C.*1,2, Márquez-Benavides L.1, Mañón-Salas Ma. del C.3, Buenrostro-Delgado O.1, Sánchez-Yáñez, J.M.1

1Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, San Juanito Itzícuaro s/n, Col. San Juanito Itzícuaro, Morelia, Michoacán-México.

2Instituto Tecnológico de Toluca, Av. Tecnológico s/n Ex-Rancho La Virgen, Metepec, Edo. de México-México. 3Universidad de Baja California, Calle de la Normal s/n, Blvd. Benito Juárez, Col. Insurgentes Este,

Mexicali, Baja California Norte-México.

Resumen

El objetivo de este trabajo fue determinar los tiempos de generación de metano y su producción, cuando se acelera la degradación de los RSU mediante la recirculación de sus lixiviados. Para ello, se montaron 6 biorreactores escala laboratorio (BRxs) con RSU del Relleno Sanitario del Municipio de Pátzcuaro, Michoacán, 2 se operaron como controles y 4 con recirculación de sus lixiviados 2 veces por semana, para mantener los contenidos de humedad de 60 y 70 % base húmeda (%Hbh) por duplicado. Se dio seguimiento durante 264 días a los lixiviados producidos, analizándoles pH, demanda química de oxígeno (DQO), conductividad electrolítica, sólidos totales (ST) y sólidos volátiles totales (SVT). A los RSU cargados y descargados se les determinó pH, %Hbh, SVT y grado de asentamiento, encontrando las mayores degradaciones y asentamientos al mayor nivel de recirculación (70%Hbh). Al biogás generado se le cuantificó semanalmente su contenido de metano mediante cromatografía de gases. La generación de metano inició el día 48 en los BRxs al 70 %Hbh y 14 días después en los del 60 %Hbh. Para el día 264 se obtuvo una producción de metano acumulado 56.7 % mayor en los BRx al 70 %Hbh que en los del 60 %Hbh.

Palabras clave: Metano, recirculación de lixiviados, residuos sólidos urbanos.

1. Introducción

De acuerdo a datos del Banco Mundial, México aportó alrededor del 2 % de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) al total mundial en el año 2002, de las cuales, los sitios de disposición final de residuos sólidos urbanos (RSU) del país contribuyeron con el 5.44 %. La utilización del biogás producido por los RSU como un energético alternativo, es una realidad en diversas partes del mundo [1, 2, 3, 4], sin embargo en México hace falta información para convencer a las autoridades de su sustentabilidad, a fin de que el relleno sanitario (RESA) tradicional, evolucione hacia el RESA-Biorreactor.

Si bien, el RESA convencional es una instalación de ingeniería para la disposición final de los RSU, diseñada y operada de tal forma que minimice los impactos sobre el medio ambiente y la salud pública [5], su estabilización requiere de 20 o más años [6]. Ante estos periodos posclausura de largo plazo, las barreras colocadas inicialmente en el RESA exceden su vida útil, lo que posibilita la infiltración de lixiviados al subsuelo y el escape del biogás a la atmósfera, impactando el medio ambiente y la salud [3, 7].

La Asociación de Residuos Sólidos de Norte América (SWANA, The Solid Waste Association of North America), define al RESA-Biorreactor como “un RESA o celda del RESA donde las condiciones de líquido y gas son activamente manejadas para transformar y bioestabilizar los constituyentes orgánicos dentro de los 5 a los 10 años siguientes de su clausura, con el propósito de controlar para mejorar los procesos microbianos [8].

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Dentro de los factores que afectan la bioestabilización de los RSU, destacan el contenido de humedad y la distribución de nutrientes, por lo que el RESA-Biorreactor provee el control y la optimización de lo procesos, principalmente a través de la adicion de lixiviados o otros líquidos acondicionados [3]. Las ventajas de la recirculación de lixiviados en un RESA incluyen: (1) asentamiento de la celda antes de colocar la cubierta final, con lo que disminuye el riesgo de daño de dicha cubierta final, (2) incremento de la densidad efectiva de los RSU y por tanto de la capacidad del RESA, (3) tratamiento “in situ” de los lixiviados generados, (4) incremento de las tasas de producción de metano, lo que puede hacer mas favorable la recuperación de energía, y (5) aceleramiento de la biodegradación de los residuos, lo cual puede acortar el periodo de monitoreo posclausura y reducir los costos globales del RESA [9, 10, 11].

La evolución del RESA convencional a RESA-Biorreactor tiene que ver con la sustentabilidad, por lo que el presente trabajo tiene por objetivo determinar los tiempos de generación de metano y su producción, cuando se acelera la biodegradación de los RSU mediante la recirculación de sus lixiviados, de manera que se cuente con información que demuestre la factibilidad de implementarse en el RESA de Pátzcuaro, Michoacán-México.

2. Materiales y métodos

2.1 Preparación de los RSU

Utilizando el método de cuarteo (NMX-AA-015-1985) se recuperaron 50 kg de RSU de la capa superficial del (RESA) del Municipio de Pátzcuaro, Michoacán-México. Esta muestra se transportó inmediatamente al laboratorio en bolsas negras de plástico, donde se separaron manualmente, eligiéndose los 15 subproductos que se muestran en la primera columna de la tabla 1 [12].

Tabla 1. Mezcla de RSU de Pátzcuaro, Mich., y cantidades contenidas en cada biorreactor.

RSU SUBPRODUCTOS % g

Residuos alimenticios a) 34.25 73.71 Residuos de jardinería b) 31.86 68.56 Papel a) 5.97 12.84 Plástico de película 4.74 10.20 Polietileno de alta densidad 3.81 8.21 Vidrio 3.48 7.49 Trapo b) 3.31 7.12 PET 2.67 5.75 Material de construcción 1.91 4.10 Pañal desechable b) 1.89 4.06 Material ferroso 1.76 3.78 Material no ferroso 1.31 2.83 Envase de cartón encerado b) 1.21 2.60 Cartón a) 1.07 2.30 Unicel 0.76 1.64 Total 100.00 215.19

a) Subproductos de rápida y b) lenta biodegradación según Tchobanoglous y col., 1993 [13].

Los subproductos como papel, cartón, plásticos, pañal desechable se cortaron manualmente hasta un tamaño menor de 1.0 cm, los residuos alimenticios y de jardinería se trituraron con

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un molino de cuchillas hasta un tamaño de partícula de ≤ 0.1 cm, y los residuos como vidrio y material de construcción se trituraron en un mortero (≤ 0.5 cm). Cada subproducto se almacenó en recipientes independientes a 4°C hasta el montado del experimento.

Adicionalmente se preparó una mezcla de 500 g con los 15 subproductos, pesándose de cada uno las cantidades correspondientes a los porcentajes que se muestran en la tabla 1. A esta muestra de RSU se le determinó por triplicado el pH, el contenido de humedad base humedad (%Hbh) y los sólidos volátiles totales (SVT), mediante las NMX-AA-25-1984, la NMX-AA-016-1984 y el método 2540G, respectivamente [12, 14].

2.2 Montado y operación

Para llevar a cabo la fase experimental, se utilizaron biorreactores escala laboratorio (BRxs), construidos con PVC hidráulico. Cada BRx está conformado por domo, cuerpo y fondo, los cuales se ensamblan herméticamente por medio de empaques de neopreno, bridas y tornillos. El cuerpo (18 cm de altura y 4.5 cm de diámetro interno) cuenta además con distribuidores perforados que permiten contener los RSU compactados, así como el flujo de lixiviados al fondo y de biogás al domo.

Se cargaron 6 BRx’s con las cantidades de la mezcla de RSU del RESA del Municipio de Pátzcuaro, Michoacán (Tabla 1), y se compactaron a la misma densidad que la del RESA de Pátzcuaro, Michoacán (600 kg/m3). Se les colocó 32.15 g suelo del RESA como material de cobertura también a 600 kg/m3, se les cerró y verificó hermeticidad mediante pruebas neumáticas.

Se diseñó un experimento completamente aleatorio en condiciones homogéneas, teniendo como factor de control el régimen de contenido de humedad (60 y 70 %Hbh), 2 se utilizaron como controles y 4 se operaron con recirculación de sus lixiviados 2 veces por semana, para mantener los contenidos de humedad mencionados por duplicado. La primera humidificación fue con agua potable, los lixiviados producidos por cada BRx se depositaron en un vitrolero independiente previamente preparado con un volumen de agua 10 veces el volumen de un BRx menos el volumen de agua requerido para alcanzar el contenido de humedad establecido. De cada mezcla se recirculó la cantidad correspondiente a su respectivo BRx. Los lixiviados producidos nuevamente se mezclaron en el vitrolero, recirculándose la cantidad correspondiente a su BRx. La figura 1 muestra el esquema de un BRx montado con sus sistemas de recirculación de lixiviados y monitoreo de biogás por desplazamiento.

Se dio seguimiento durante 264 días a los lixiviados producidos, analizándoles semanalmente mediante la normatividad vigente mexicana pH, conductividad electrolítica (CE), sólidos totales (ST) y sólidos volátiles totales (SVT) [12], y se utilizó el método de dicromato aprobado por la USEPA [15] para la demanda química de oxígeno (DQO). El metano (CH4) en el biogás generado se cuantificó semanalmente, utilizando un cromatógrafo de gases VARIAN CP 3800 con un detector FID y una columna de acero inoxidable (2 m de longitud y 2 mm de diámetro interno) empacada con HAYESEP Q 80-100 MESH. El flujo del gas acarreador (N2) fue de 30 ml/min. La temperatura del horno, inyector y detector se mantuvieron a 90, 200 y 210 °C, respectivamente.

A los resultados obtenidos de cada parámetro, se les realizó una prueba de ANOVA (análisis de varianza) con un nivel de confianza de 95% mediante el paquete estadístico STATGRAPHICS PLUS 5.0 [16].

Al término del experimento, se desmontaron los 6 BRx’s y con ayuda de un vernier se midió en cinco puntos el nuevo nivel de los RSU y el suelo. Con estos datos se calculó el porciento de disminución del nivel dentro de cada cuerpo, correspondiente con su grado de asentamiento. A los residuos sólidos descargados de cada BRx se les determinó por duplicado el contenido de humedad (%Hbh), pH y los SVT [12, 14].

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a) Cuerpo de BRx

b) Domo de BRx

c) Fondo de BRx

d) Bomba peristáltica para recircular lixiviados

e) Tanque de almacenamiento de lixiviados (Vitrolero)

f) Válvula de muestreo de lixiviados producidos

g) Válvula de muestreo de biogás

Figura 1. BRx montado con sus sistemas de recirculación de lixiviados y monitoreo de biogás

3. Resultados y discusión

3.1 Residuos sólidos cargados y descargados

En la tabla 2 se presentan los resultados de los parámetros analizados a la mezcla de RSU preparada con los 15 subproductos (Tabla 1) mas el suelo como material de cobertura. Los RSU y suelo etiquetados como 70 %Hbh, 60 %Hbh y Controles, corresponden a aquellos descargados al desmontar los BRx’s al término del experimento.

Como puede apreciarse en la tabla 2, los residuos inicialmente cargados presentan un contenido de humedad de 39.7 %Hbh. Este valor es ligeramente inferior al rango de 40-50 %Hbh reportado como típico por Kjeldsen et al. [17] para los RSU depositados en un RESA, y se encuentra dentro del rango de 20-40 %Hbh reportado por Chug et al. [18], el cual no es suficiente para la biodegradación efectiva de la materia orgánica contenida en los residuos cargados [19].

Tabla 2. Resultados de análisis en residuos sólidos cargados y descargados en BLAB.

RSU Y SUELO Humedad (%Hbh)

pH SVT (%)

DISMINUCION DEL SVT (%)

ASENTAMIENTO (%)

Cargados inicialmente 39.70 5.82 64.70 - - 70 %Hbh 64.70 7.11 49.23 15.47 7.78 60 %Hbh 65.71 7.65 53.21 11.49 5.04 Controles 37.16 6.74 59.58 5.12 0.00

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Los residuos iniciales tuvieron un pH ácido (Tabla 2), lo que sugiere que los RSU muestreados en el RESA de Pátzcuaro, Mich., se encontraban parcialmente descompuestos, y como se muestra en el siguiente apartado, ésto afecto el pH de los lixiviados obtenidos en el primer drenado.

En cuanto a los SVT, la mezcla inicial de residuos tuvo un valor de 64.7 % (Tabla 2), pues los RSU preparados conforme a la tabla 1, contienen 41.29 y 38.27 % de subproductos considerados respectivamente, de rápida y lenta biodegradación [13].

El desmontado de los BRX’s y la descarga de sus residuos sólidos se realizó 4 días después de haber hecho la última recirculación de sus lixiviados, por lo que los contenido de humedad de la tabla 2 corresponden a la capacidad de campo de los residuos en cada grupo de BRx’s [20]. Estos valores permitieron conocer los contenidos de humedad mínimos, que alcanzaron los residuos en los BRx’s operados a los diferentes niveles, antes de la siguiente recirculación a lo largo del experimento.

Todos los valores de pH de los residuos sólidos descargados fueron cercanos a la neutralidad, lo cual es típico para residuos de RESA maduros (fase metanogénica) [13].

Para los SVT de los residuos sólidos descargados (Tabla 2), se tuvo la mayor disminución en los BRx’s que operaron al 70 %Hbh, lo cual indica una mayor biodegradación de la materia orgánica (MO) contenida en los RSU [21, 22], y como consecuencia, por esta biodegradación y la recirculación de lixiviados, se detectó un mayor grado de asentamiento en estos BRx’s [23]. Cabe mencionar, que si bien el parámetro de SVT no proporciona una medida precisa de la biodegradabilidad de los RSU [24], ha sido utilizado en estudios sobre la degradación de la fracción orgánica de éstos [25], así como para conocer la biodegradación de los RSU en un periodo cuando se cuenta con datos iniciales [19, 26].

3.2 Seguimiento de lixiviados producidos

Como puede apreciarse en la figura 2, los primeros lixiviados de los BRx’s a los dos regímenes de humedad (60 y 70 %Hbh) presentaron valores de pH cercanos a 5.0, debido a que los RSU y el suelo cargados tuvieron un pH de 5.82 (Tabla 2). La recirculación de lixiviados permitió que la primera fase, donde se realiza la hidrólisis de los polímetros complejos y la transición del ambiente aerobio a anaerobio, tuvieran lugar en las primeras dos semanas de operación en todos los BLAB.

La fase acidogénica inició el día 16 cuando comenzó a descender nuevamente el pH en los lixiviados de todos los BRx’s con recirculación, y terminó cuando los lixiviados alcanzaron pH de 6.5 (Figura 2), dando inicio la fase metanogénica primero en los BRx’s al 70 %Hbh (día 111) y una semana después en los BRx’s al 60 %Hbh (día 118). El término de la acidogénesis e inicio de la metanogénesis se estableció conforme a lo sugerido por Chugh et al. [18], quienes mencionan que el inicio de la fase metanogénica se puede considerar cuando los lixiviados generados llegan a pH de 6.5, así como a que los BRx’s con recirculación ya habían alcanzado sus mayores porcentajes volumen (%V) de metano en el biogás.

El que los lixiviados de los BRx’s al 60 %Hbh hayan tenido valores de pH inferiores a los del 70 %Hbh, puede atribuirse a la acumulación de ácidos orgánicos volátiles (AOV) en la matriz de sólidos de los del 60 %Hbh [27], originando que su fase de acidogénesis fuera mayor. En otras palabras, el lixiviado recirculado al régimen de 60 %Hbh, no fue capaz de arrastrar los AOV, de manera que afectaron el microambiente y retardaron el inicio de su fase metanogénica [28].

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4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

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7.5

8.0

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270

Tiempo (días de operación)

pH

70 % Hbh

60 % Hbh

Hidrólisis

Acidogénesis

Metanogénesis

Figura 2. Valores promedio de pH de los lixiviados producidos en BRX’s con recirculación.

De acuerdo la prueba de ANOVA [16], el parámetro de pH solo presentó diferencias significativas en la fase acidogénica entre los regímenes de operación (60 y 70 %Hbh). En la fase metanogénica, independientemente de los regímenes de humedad, todos los BRx’s con recirculación de sus lixiviados lograron la neutralidad en la semana 22.

En las gráficas de las figuras 3 a la 6, puede apreciarse, que los mayores valores de CE, ST, SVT y DQO, se obtuvieron en lixiviados de los BLAB al 60 %Hbh, debido en parte a un efecto de dilución en el régimen del 70 %Hbh [18, 29].

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3

6

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15

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0 30 60 90 120 150 180 210 240 270

Tiempo (días de operación)

Con

duct

ivid

ad (

mS

/cm

)

70 % Hbh

60 % Hbh

Metanogénesis

Acidogénesis

Hidrólisis

Figura 3. Dinámica de la conductividad electrolítica de lixiviados producidos en BRx’s.

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Durante la fase de hidrólisis las CE decayeron de 15 a menos de 5 mS/cm (Figura 3), los ST de 48 a menos de 20 mg/L (Figura 4), los SVT de 28 a menos de 10 mg/L (Figura 5) y las DQO de 51 a 7.6 g/L (60 %Hbh) y 32 a 5.1 g/L (70 %Hbh) (Figura 6). El que los máximos valores de estos parámetros se hayan presentado en los primeros lixiviados de todos los BRx’s, fue consecuencia de la disolución y arrastre de compuestos inorgánicos y orgánicos en el agua potable inicialmente adicionada [19, 30, 31].

0

10

20

30

40

50

60

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270

Tiempo (días de operación)

ST

(m

g/L)

70 % Hbh

60 % Hbh

Hidrólisis

Metanogénesis

Acidogénesis

Figura 4. Dinámica de sólidos totales (ST) de lixiviados producidos en BRx’s.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270

Tiempo (días de operación)

SV

T (

mg/

L)

70 % Hbh

60 % Hbh

Metanogénesis

Acidogénesis

Hidrólisis

Figura 5. Dinámica de sólidos volátiles totales (SVT) de lixiviados producidos en BRx’s.

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El ANOVA para la a CE presentó diferencias significativas entre los BRx’s operados al 60 %Hbh con los del 70 %Hbh en la fase de hidrólisis. Mientras que en las fases acidogénica y metanogénica, el nivel de humidificación no tuvo efecto en el grado de mineralización de los lixiviados producidos.

Durante la fase de hidrólisis, los valores de SVT representaron entre el 56 y 58 % los valores de ST. Con respecto al ANOVA realizado, solo en la fase de hidrólisis se obtuvieron diferencias significativas entre los regímenes de humedad del 70 y 60 %Hbh para ambos parámetros.

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270

Tiempo (días de operación)

DQ

O (

mg/

L)

70 % Hbh

60 % Hbh

Metanogénesis

Acidogénesis

Hidrólisis

Figura 6. Dinámica de la demanda química de oxígeno (DQO) de lixiviados producidos en BRx’s.

Considerando el valor ≤ 2000 mg/L de DQO reportado por Francois et al. [29], como límite de estabilización para los lixiviados producidos, ese valor fue alcanzado a los días 62 y 90, respectivamente por los lixiviados a 70 y 60 %Hbh (Figura 6). El que se estabilizaran los lixiviados en orden descendente al nivel de humidificación, puede atribuirse a que a mayor recirculación de lixiviado, la actividad microbiana se vio favorecida por una mayor distribución de nutrientes [18, 31]. Sin embargo, en esta investigación, sólo en la fase de hidrólisis se encontraron diferencias significativas (prueba de ANOVA) entre los valores de DQO de los lixiviados de los BRx’s al 60 y 70 %Hbh, lo que sugiere el establecimiento de un equilibrio entre los compuestos orgánicos e inorgánicos en los lixiviados producidos y los recirculados durante las fases acidogénica y metanogénica, independiente de los niveles de 60 y 70 %Hbh.

3.3 Seguimiento la generación de metano

La figura 6 presenta las tasas de metano en el biogás generado en %V en los BRx’s a ambos regímenes de humedad, así como el acumulado hasta el desmontado de estos BRx’s. En los BRx’s al 70 %Hbh se detectó producción de metano el día 48, mientras que

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en los BRx’s al 60 %Hbh este gas se detectó 14 días después (día 62). Los BRx’s controles (sin recirculación de lixiviados) no produjeron metano durante los 264 días que duró el experimento.

0

10

20

30

40

50

60

0 30 55 70 79 90 99 111 121 132 142 153 163 181 195 216 237 251 261

Tiempo (días)

Met

ano

(% V

)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

Metano acum

ulado (µµ µµ m

oles/kg RS

U seco día)

70%Hbh 60%Hbh

70%Hbh acumulado 60%Hbh acumulado

Acidogénesis MetanogénesisHidrólisis

Figura 6. Dinámica de la generación de metano producido y acumulado en BRx’s al 70 y 60 %Hbh.

Las curvas de la tasa de producción de metano, muestran durante la fase acidogénica los incrementos en los porcentajes de metano en el biogás, alcanzando sus máximos valores al inicio de la fase metanogénica. Para los del 70 %Hbh fueron 54.34 %V y para los de 60 %Hbh fueron 42.39 %V. Los descensos en las tasas de producción de metano iniciaron los días 135 y 132, respectivamente para los BRx’s al 70 y 60 %Hbh. Igualándose los porcentajes el día 190.

Si se compara la generación de metano acumulado entre los BRx’s al 70 y 60 %Hbh, es evidente que los del 70 %Hbh produjeron más metano (Figura 6). Esto se puede atribuir a que a mayor recirculación de lixiviado, la actividad microbiana se vio favorecida por una mayor distribución de nutrientes, como lo reportan los trabajos de Chugh et. al. [18] y Francois et al. [29].

También puede apreciarse en estas curvas (Figura 6), el establecimiento de la fase estacionaria para el metano acumulado en cada nivel de humidificación después del día 160. Para el término del experimento, los BRx’s al 70 %Hbh tuvieron en promedio una producción de metano acumulado de 1.39 µM/kg RSU seco alimentado y los de 60 %Hbh solo 0.91 µM/kg RSU seco, lo que significa que los BRx’s al 70 %Hbh produjeron 52.25 % más de metano que los del 60 %Hbh, corroborándose que la acumulación de AOV tiene un impacto negativo en la producción de metano [27]. La prueba de ANOVA, confirmó las diferencias entre las producciones de metano de los BRx’s al 70 %Hbh con respecto a los de 60 %Hbh, para las fases acidogénica y la metanogénica.

CONCLUSIONES

� Los diferentes regímenes de humedad (60 y 70 %Hbh) tuvieron al principio de la operación un efecto de dilución en los valores de pH, CE, ST, SVT y DQO de los lixiviados

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producidos, encontrándose solo en la fase de hidrólisis diferencias significativas entre los regímenes de humedad para estos parámetros.

� Conforme al valor de DQO ≤ 2000 mg/L, los lixiviados producidos en los BRx’s al 70 %Hbh se estabilizaron en menor tiempo que los de los BRx’s 60 % Hbh, debido a que la mayor distribución de nutrientes beneficio la actividad microbiana.

• Los niveles de recirculación de lixiviados fueron directamente proporcionales a las tasas de generación de metano, permitiendo que la metanogénesis se estableciera 15 días antes en los BRx’s al 70 que en los del 60 %Hbh. Mientras que en los BRx’s sin recirculación (controles), para el término del experimento (día 264) aun no se detectaba producción de metano.

• Los lixiviados de los BRx’s al 70 %Hbh produjeron 52.25 % más de metano que en los BRx’s al 60 %Hbh, muy probablemente debido a que la recirculación de lixiviados favoreció la actividad microbiana al mejorar la distribución de nutrientes.

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Agradecimientos

Se agradece el apoyo técnico a la Ing. Elizabeth Martínez Galeana, Biol. Carlos Prado Huerta y al Ing. Erick A. Mendoza Chávez del Laboratorio de Residuos Sólidos y Medio Ambiente del Instituto de Investigaciones Agropecuarias y Forestales de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.