Use of mezcal vinasses to produce methane by co-digestion with bovine manure

Autores/as

  • Edwin A Zelaya-Benavidez Instituto Politécnico Nacional
  • Gabino Alberto Martínez-Gutiérrez IPN
  • Celerino Robles Pérez IPN
  • Isidro Morales García IPN

DOI:

https://doi.org/10.18633/biotecnia.v24i2.1501

Palabras clave:

agave, residuos agroindustriales, biogás, biometano

Resumen

Se investigó la mejor proporción de co-digestión entre vinazas de mezcal y estiércol de bovino para producir metano. Se compararon cinco mezclas de vinazas con estiércol en diferentes proporciones (v/v): 25-75, 50-50, 75-25, 100-0 y 0-100, con seis repeticiones. Como reactores se utilizaron envases de vidrio de 496 mL con sello hermético, con 300 mL
de volumen activo en condiciones mesofílicas (36 ± 1 oC) durante
10 días. El pH, los sólidos totales y los sólidos volátiles de vinazas, estiércol de bovino y sus mezclas se determinaron por triplicado. El volumen acumulado de metano fue mayor con 0-100 y 75-25, seguido por el 100-0; con 286.23, 286.40
y 225.48 NmL de CH4, respectivamente. El rendimiento de
metano fue mayor con 100-0 y 75-25 con 28.27 y 22.77 NmL
de CH4 g-1 sólidos volátiles, respectivamente. El modelo de
crecimiento bacteriano de Gompertz mostró que el período de adaptación de los microorganismos en las vinazas fue mayor que en el estiércol de bovino. La co-digestión de vinazas
y estiércol de bovino en una proporción de 75-25 % mejoró
la producción de metano 26.7 % con respecto a la digestión de vinazas solas y redujo el tiempo de adaptación de las bacterias a éstas en 4.12 días.

Citas

Abdoli, M. A. et al. (2014) ‘Methane production from anaerobic co-digestion of maize and cow dung’, Environmental Progress & Sustainable Energy. John Wiley and Sons Inc., 33(2), pp. 597–601. doi: 10.1002/ep.11783.

Akyol, Ç. et al. (2016) ‘Anaerobic co-digestion of cow manure and barley: Effect of cow manure to barley ratio on methane production and digestion stability’, Environmental Progress & Sustainable Energy. John Wiley and Sons Inc., 35(2), pp. 589–595. doi: 10.1002/ep.12250.

Alvarez, R. and Lidén, G. (2009) ‘Low temperature anaerobic digestion of mixtures of llama, cow and sheep manure for improved methane production’, Biomass and Bioenergy, 33(3), pp. 527–533. doi: 10.1016/j.biombioe.2008.08.012.

Angelidaki, I. et al. (2009) ‘Defining the biomethane potential (BMP) of solid organic wastes and energy crops: a proposed protocol for batch assays’, Water Science and Technology: A Journal of the International Association on Water Pollution Research, 59(5), pp. 927–934. doi: 10.2166/wst.2009.040.

APHA (2012) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Washington, DC, USA.

Arreola-Vargas et al. (2016) ‘Biogas production in an anaerobic sequencing batch reactor by using tequila vinasses: Effect of pH and temperature’, Water Science and Technology. IWA Publishing, 73(3), pp. 550–556. doi: 10.2166/wst.2015.520.

Baena González, A. (2014) ‘Aprovechamiento del bagazo de maguey verde (Agave Salmiana) de la agroindustria del mezcal en San Luis Potosí para la producción de hongo ostra (Pleurotus ostreatus)’, Revista Iberoamericana de Ciencias. Available at: http://www.reibci.org/publicados/2014/octubre/0500104.pdf.

Beltran, F. J. et al. (2001) ‘Treatment of High Strength Distillery Wastewater (Cherry Stillage) by Integrated Aerobic Biological Oxidation and Ozonation’, Biotechnology Progress. American Chemical Society (ACS), 17(3), pp. 462–467. doi: 10.1021/bp010021c.

Cervantes Carrillo, F. J. (2008) Comunicación, AMC - Reconoce la AMC al líder del proyecto que estudia catalizadores para acelerar la degradación de contaminantes en acuíferos. Available at: http://www.comunicacion.amc.edu.mx/comunicados/reconoce-la-amc-al-lider-del-proyecto-que-estudia-catalizadores-para-acelerar-la-degradacion-de-contaminantes-en-acuiferos (Accessed: 26 November 2018).

Chavez-Parga, M. D. C., Pérez Hernández, E. and González Hernández, J. C. (2016) ‘Revisión del agave y el mezcal’, Revista Colombiana de Biotecnología. Universidad Nacional de Colombia, 18(1). doi: 10.15446/rev.colomb.biote.v18n1.49552.

Chávez Sifontes, M. and Domine, M. E. (2010) ‘Lignina, estructura y aplicaciones métodos de despolimerización para la obtención de derivados aromáticos de interés industrial’, Avances en Ciencias e Ingeniería, ISSN-e 0718-8706, Vol. 4, No. 4, 2013, págs. 15-46. Executive Business School, 4(4), pp. 15–46. Available at: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=4710101 (Accessed: 5 December 2018).

CRM (2018) INFORME ESTADÍSTICO 2018. Oaxaca de Juárez. Available at: http://www.crm.org.mx/PDF/INF_ACTIVIDADES/INFORME2018.pdf (Accessed: 25 June 2019).

Cruz-Salomón, A. et al. (2017) ‘Biogas production potential from a native beverage vinasse of Mexico’, Waste Technology, 5(1), pp. 9–14. doi: 10.12777/WASTECH.5.1.%P.

Espinoza-Escalante, F. M. et al. (2009) ‘Anaerobic digestion of the vinasses from the fermentation of Agave tequilana Weber to tequila: The effect of pH, temperature and hydraulic retention time on the production of hydrogen and methane’, Biomass and Bioenergy, 33(1), pp. 14–20. doi: 10.1016/j.biombioe.2008.04.006.

Gómez, A. V. et al. (2019) ‘CO-DIGESTION OF Agave angustifolia Haw BAGASSE AND VINASSES FOR BIOGAS PRODUCTION FROM MEZCAL INDUSTRY’, Revista Mexicana de Ingeniería Química. Universidad Autonoma Metropolitana, 18(3), pp. 1073–1083. doi: 10.24275/uam/izt/dcbi/revmexingquim/2019v18n3/gomez.

Holliger, C. et al. (2016) ‘Towards a standardization of biomethane potential tests’, Water Science and Technology, 74(11), pp. 2515–2522. doi: 10.2166/wst.2016.336.

Jiménez, A. M. et al. (2006) ‘Kinetic analysis of the anaerobic digestion of untreated vinasses and vinasses previously treated with Penicillium decumbens’, Journal of Environmental Management. Academic Press, 80(4), pp. 303–310. doi: 10.1016/J.JENVMAN.2005.09.011.

Khanal, S. K. (2009) Anaerobic Biotechnology for Bioenergy Production: Principles and Applications, Anaerobic Biotechnology for Bioenergy Production: Principles and Applications. Wiley-Blackwell. doi: 10.1002/9780813804545.

López-Velarde, M. et al. (2019) ‘INOCULUM ADAPTATION FOR THE ANAEROBIC DIGESTION OF MEZCAL VINASSES’, Revista Internacional de Contaminación Ambiental, 35(2), pp. 447–458. doi: 10.20937/RICA.2019.35.02.15.

López Velarde Santos, M. et al. (2020) ‘Effect of inoculum source on the anaerobic digestion of mezcal vinasses at different substrate-inoculum ratios’, Revista Internacional de Contaminacion Ambiental. Centro de Ciencias de la Atmosfera, UNAM, 36(1), pp. 81–95. doi: 10.20937/RICA.2020.36.53276.

Lorenzo-Acosta, Y. and Obaya-Abreu, M. (2005) ‘La digestión anaerobia. Aspectos teóricos. Parte I’, ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar, XXXIX(1), pp. 35–48. Available at: https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=223120659006.

Michel-Cuello, C. et al. (2008) ‘Quantitative characterization of nonstructural carbohydrates of mezcal agave (Agave salmiana Otto ex Salm-Dick)’, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56(14), pp. 5753–5757. doi: 10.1021/jf800158p.

Parra-Orobio, B. et al. (2015) ‘Efecto de la relación sustrato-inóculo sobre el potencial bioquímico de metano de biorresiduos de origen municipal’, Ingeniería, Investigación y Tecnología. Universidad Nacional Autonoma de Mexico, 16(4), pp. 515–526. doi: 10.1016/j.riit.2015.09.004.

Parra-Orobio, B. A. et al. (2014) ‘Influencia del pH sobre la digestión anaerobia de biorresiduos de origen municipal’, Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica, 17(2 SE-INGENIERÍAS). doi: 10.31910/rudca.v17.n2.2014.421.

Paul, S., Dutta, A. and Defersha, F. (2018) ‘Biocarbon, biomethane and biofertilizer from corn residue: A hybrid thermo-chemical and biochemical approach’, Energy. Pergamon, 165, pp. 370–384. doi: 10.1016/J.ENERGY.2018.09.182.

Pibul, P. and Towprayoon, S. (2015) ‘Acid-stressed control of market waste anaerobic digestion using pH adjustment’, Environmental Progress & Sustainable Energy. John Wiley and Sons Inc., 34(1), pp. 132–138. doi: 10.1002/ep.11973.

Robles-González, V. et al. (2012) ‘Treatment of mezcal vinasses: A review’, Journal of Biotechnology. Elsevier, 157(4), pp. 524–546. doi: 10.1016/J.JBIOTEC.2011.09.006.

Rodríguez, A. and De La Cerna, C. (2017) ‘El mezcal, su producción y tratamiento de residuos’, Alianzas y Tendencias, 2(8), pp. 10–14.

Vera Guzmán, A. M., Santiago García, P. A. and López, M. G. (2009) ‘COMPUESTOS VOLÁTILES AROMÁTICOS GENERADOS DURANTE LA ELABORACIÓN DE MEZCAL DE Agave angustifolia Y Agave potatorum’, Revista fitotecnia mexicana. Sociedad Mexicana de Fitogenética A.C., 32(4), pp. 273–279. Available at: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-73802009000400005&lng=es&nrm=iso&tlng=es (Accessed: 24 October 2019).

Villalobos, F., Robles, V. and Poggi, H. (2009) Disminución de la materia orgánica biodegradable presente en vinazas mezcaleras mediante digestión anaerobia. Universidad Tecnológica de la Mixteca. Available at: http://jupiter.utm.mx/~tesis_dig/10960.pdf (Accessed: 1 March 2019).

Víquez, J. (2017) ‘Medición de metano a bajo costo’, in. Available at: www.viogaz.com (Accessed: 25 October 2019).

Ware, A. and Power, N. (2017) ‘Modelling methane production kinetics of complex poultry slaughterhouse wastes using sigmoidal growth functions’, Renewable Energy. Elsevier Ltd, 104, pp. 50–59. doi: 10.1016/j.renene.2016.11.045.

Yi, J. et al. (2014) ‘Effect of increasing total solids contents on anaerobic digestion of food waste under mesophilic conditions: Performance and microbial characteristics analysis’, PLoS ONE. Public Library of Science, 9(7). doi: 10.1371/journal.pone.0102548.

Zwietering, M. et al. (1990) ‘Modeling of the bacterial growth curve’, Applied and Environmental Microbiology, 56(6), pp. 1875–1881. doi: 10.1111/j.1472-765X.2008.02537.x.

Descargas

Publicado

2022-05-31

Cómo citar

Zelaya-Benavidez, E. A., Martínez-Gutiérrez, G. A., Robles Pérez, C., & Morales García, I. (2022). Use of mezcal vinasses to produce methane by co-digestion with bovine manure. Biotecnia, 24(2), 53–58. https://doi.org/10.18633/biotecnia.v24i2.1501

Número

Sección

Artículos originales