DA #5: PROCESOS DE LA DA

PROCESOS DE LA DA
Ciclo completo e ingreso a las etapas

Hoy voy a retomar la DA como proceso, desde el artículo CONCEPTOS ESENCIALES. Nos detendremos y profundizaremos cada tema en la medida que lo merezca. Desde ya sus comentarios serán de suma importancia y sí, siempre divirtiéndonos.

PROCESO BIOLÓGICO DE LA DA

Para romper el hielo voy a citar una frase muy simple pero absolutamente aclaratoria de uno de los próceres de la DA, y que no deja dudas acerca de qué tipo de proceso estamos hablando:

La DA metanogénica es un proceso reductivo aplicado por μOs a MPs de origen orgánico que vimos con bastante detalle en los artículos DA #4 a DA #4-8.

Estás en el inicio de las cosas, así que tenés una MO muy rica en nutrientes compuesta de sustancias particuladas multi-moleculares muy complejas. La mayoría de componentes están entrelazados o encapsulados en polímeros de cadenas más o menos extensas y en una base acuosa.

Cuando alimentás un sistema de DA o “digestor”, la MP o “sustrato” contiene O₂ producto de la operatoria en sí y del OD del H₂O, lo cual no solo es inevitable, sino propicio. En este período “aeróbico”, quienes trabajan fuertemente sobre el sustrato usando ese O₂ son consorcios bacterianos aeróbicos o facultativos, los cuales producen una gran cantidad de CO₂ y dejan los subproductos de su acción para otros consorcios.

Los responsables de la digestión propiamente dicha son μOs estrictamente anaeróbicos, es decir, no sobreviven en presencia de O₂, por lo que al principio ni los vas a ver siquiera, ya que los primeros se toman su tiempo para procesar la MO compleja.

Luego de un tiempo, cuando el O₂ ya fue utilizado y hay subproductos disponibles en el sustrato, comienza la verdadera “digestión”, que no es más que una serie de reacciones producidas por diferentes colonias bacterianas. Estas comunidades se alimentan de la MO que ingresaste y de los subproductos que van dejando las previas.

Si bien hoy día te encontrás con una DA industrial desarrollada mediante tecnologías consolidadas, la principal razón de las fallas o mal funcionamiento que vas a ver con mayor frecuencia en las instalaciones está relacionada usualmente con el balance entre reactantes y productos.

ALGUNAS FOTOS MÍAS

ETAPAS O FASES DE LA DA INDUSTRIAL

Antes de profundizar en cada una de ellas, veamos un resumen que exprese el proceso completo: La generación de CH₄ mediante una dinámica de procesos biológicos fermentativos, se ha dividido en cuatro etapas de degradación cuya denominación es acorde a cada proceso central de descomposición

Estos compuestos simples, particularmente ácidos volátiles (ácidos orgánicos de bajo peso molecular) los producen excretando enzimas que hidrolizan la MO del sustrato de entrada. Esto lo realizan bacterias que son capaces de reproducirse rápidamente y son bastante estables frente a cambios en su entorno. Con estos ácidos volátiles como MP, les suena la alarma alimenticia a comunidades de bacterias metanogénicas que los convierten en gas CH₄.

El ácido más importante en esta cadena de subproductos es el acético, un subproducto muy común de toda la digestión de grasas, almidón y proteínas. Alrededor del 70% del CH₄ producido durante la fermentación procede de este ácido.

Lo maravilloso de este proceso es que cada etapa o “fase” es llevada a cabo por diferentes grupos de μOs que mantienen una interrelación sintrófica, y cada una toma del entorno cosas diferentes para hacer su tarea.

Para los que quieran profundizar hasta el abismo en el microbioma central, la mesa chica de los μOs de la DA independientemente de las condiciones operacionales, les paso un artículo de científicos daneses, que están en el pináculo de la investigación en DA desde hace muchos años:

Aquello que te conté que desde un principio hubo cerebros enfrascados en dilucidar los secretos de la DA, se manifiesta en parte con la siguiente ecuación como expresión teórica de la producción de CH₄ (biogas yield) por vía fermentativa microbiológica:

(Biogas from Waste and Renewable sources, Deublein-Steinhauser)

Donde C1 y C2 son constantes y se mide en [m³/d]

Compará las curvas: la de la izquierda grafica la ecuación (C1 = 1 y C2 = 0,35) y la de la derecha medida por el amigo Fry al pié del digestor.

Por lo tanto, biológicamente hablando, cuando tu expectativa está enfocada en desarrollar una DA exitosa, esto dependerá de en qué medida consigas y mantengas un estado de equilibrio entre comunidades que producen ácidos orgánicos y las que, a partir de éstos, producen CH₄

Este equilibrio lo vas a conseguir siempre y cuando mantengas:

En el próximo Artículo nos sumergiremos en la Hidrólisis, tema fascinante.... los espero para que engalanen sus comentarios