Ana-Zyme P: Generación de metano en laguna anaeróbica de una planta de envasado de carne

por Justin Hall, especialista en proyectos, Universidad de Wisconsin-Stevens Point

Resumen

El Instituto Wisconsin de Tecnología Sostenible de la UW Stevens Point realizó un estudio para evaluar el impacto de Ana-Zyme P en la generación de metano en la laguna anaeróbica de una planta de envasado de carne.

Ana-Zyme P es un producto diseñado para sistemas anaerobios que descompone proteínas complejas en aminoácidos libres. Este estudio fue diseñado para evaluar los impactos de Ana-Zyme P en la generación de biogás en una laguna anaerobia mesofílica de una planta procesadora de carne. Se utilizaron muestras de la laguna para realizar una prueba BMP comparando la generación de metano con una adición única de 5 ppm de Ana-Zyme P frente a un control. Los reactores con Ana-Zyme P añadido acumularon 4,6 veces más biogás durante un período de 40 días en comparación con los que no lo tenían.

Fondo

Las grasas y los hidratos de carbono tienden a ser el sustrato de alimentación preferido en los digestores anaerobios debido a su alto contenido en DBO y a las bajas necesidades de nitrógeno de las bacterias anaerobias. Esto significa que la hidrólisis anaerobia tiende a favorecer la descomposición de grasas y azúcares complejos frente a la degradación de proteínas. Sin embargo, las proteínas se descomponen para generar aminoácidos valiosos que pueden utilizarse para acelerar en gran medida la producción de enzimas. Esto mejora la eficiencia anaeróbica. Cuando no hay aminoácidos libres, por lo general, las bacterias anaerobias necesitan producirlos utilizando sustratos de carbono simples y amoníaco. Este proceso requiere pasos metabólicos adicionales y desperdicia carbono, lo que hace que el proceso sea ineficaz.

Esta idea nos llevó a estudiar los impactos de Ana-Zyme P en una laguna anaerobia para determinar si la adición de este producto podría conducir a mejoras en la generación de biogás mediante la descomposición de las proteínas en aminoácidos libres. En este estudio, decidimos utilizar muestras de un sistema anaeróbico de procesamiento de carne debido a su alto contenido en proteínas.

El sistema anaerobio de procesamiento de carne que utilizamos para este estudio tiene tres estanques anaerobios mesófilos de 8 millones de galones como primera etapa de su proceso de tratamiento. Los caudales diarios fluctúan entre 150.000 y 500.000 GPD y la DQO entrante entre 1500-7200 mg/l. Las balsas están cubiertas con una geomembrana. Los operadores del sistema estaban interesados en encontrar formas de optimizar la eficacia de su proceso anaerobio.

Objetivo

Determinar los efectos de Ana-Zyme P en la generación de metano y la destrucción de sólidos en una laguna anaerobia de un procesador de carne.

Métodos

En este estudio, utilizamos una prueba BMP estándar para medir la generación de metano comparando un control (sin aditivos aparte de los lodos de siembra y la alimentación del digestor) con un reactor con 5 ppm de Ana-Zyme P como suplemento. Los reactores de este estudio se ejecutaron por triplicado con reactores anaerobios de 2 litros. La temperatura se mantuvo a 39°C durante toda la prueba. Los reactores anaerobios fueron alimentados con una mezcla de 450 mL de materia prima y 1350 mL de muestras compuestas de laguna anaerobia. Estos volúmenes se utilizaron para que fueran representativos del lugar de muestreo. Se analizó el contenido de micronutrientes de las muestras de digestor utilizadas, lo que no mostró ninguna deficiencia importante de micronutrientes en las muestras anaerobias.

Debate y conclusiones

En esta prueba, observamos un aumento de 4,6 veces en la generación de metano con la adición de Ana-Zyme P frente a nuestro control. Esto sugiere fuertemente que la liberación de aminoácidos libres de la proteína presente en las aguas residuales de procesamiento de carne puede ayudar a mejorar la generación de metano en una laguna de procesamiento de carne. En este caso, es muy probable que el aumento de aminoácidos libres condujera a una producción más eficiente de proteínas en los reactores anaerobios. En concreto, la producción de enzimas por parte de las bacterias anaerobias puede haberse acelerado debido a la abundancia de aminoácidos. Este aumento en la producción de enzimas puede conducir a una degradación más eficiente de muchos sustratos utilizados para la generación de metano en lagunas anaerobias. Observamos el aumento más pronunciado en la generación de metano en los primeros 10 días de nuestro ensayo BMP. Este rápido aumento en la generación de biogás es coherente con lo que cabría esperar en un sistema con mayor producción de enzimas. También observamos un pequeño salto interesante en la producción de metano entre los días 38 y 39 de nuestro ensayo. Esto podría ser el resultado de una mayor generación de ácido a partir de los aminoácidos libres restantes presentes o de una mayor producción de metano a partir de metanógenos hidrogenotróficos en un entorno con niveles elevados de aminoácidos libres.

Se requieren estudios futuros para comprender mejor los impactos de Ana-Zyme P en una mayor variedad de aplicaciones. Sin embargo, parece que Ana-Zyme P podría utilizarse para mejorar la eficiencia de la producción de metano en las lagunas anaerobias de procesamiento de carne.

Acumulación de metano en las lagunas de aguas residuales

Figura 1 (arriba)

Observamos una generación acumulada de metano de 3 mL CH4/g VS con nuestro control frente a 13 mL CH4/g VS con Ana-Zyme P. Esto refleja un aumento de 3,3 veces en la producción de metano en nuestros reactores con la adición de Ana-Zyme P. El reactor con Ana-Zyme P tuvo un período de aclimatación algo más largo antes de su primer pico de producción de metano frente al control. Sin embargo, la producción de metano se mantuvo durante 56 días con Ana-Zyme P frente a 21 días con el control. Es posible que la producción de metano hubiera continuado con Ana-Zyme P más allá de los 56 días de duración de la prueba.