Tratamiento biológico aerobio-anaerobio-aerobio de residuos ganaderos para la obtención de biogás y compost

Se propone en este trabajo un proceso de tratamiento de deyecciones ganaderas orientado al rango mas bajo de capacidad de tratamiento. Para ello, se recurre a un sistema de tratamiento mixto, que combina secuencialmente la digestion anaerobia (produccion de biogas) y el compostaje (produccion de compost), en un proceso de digestion seca y en discontinuo. Estas caracteristicas estan encaminadas a conseguir plantas descentralizadas con bajos costes de inversion, operacion y mantenimiento. Los residuos considerados aqui son el estiercol de ganado bovino y la gallinaza; ambos se generan en grandes cantidades en Castilla y Leon su alto contenido en solidos los hace aptos para el tratamiento seco. La parte experimental de este trabajo se hizo a dos niveles: semi-piloto (reactores de 60 l) y piloto (reactor de 23 m3). Los ensayos a escala semi-piloto permitieron obtener informacion sobre la viabilidad tecnica del proceso, su eficacia, y como le afectan determinados factores de interes: el regimen de recirculacion del lixiviado, la proporcion de liquido libre, la duracion de la fase anaerobia y el uso de distintos cosustratos (restos triturados de poda, restos de colza y girasol). Los resultados de la digestion anaerobia, evaluados mediante indicadores de eficacia biologica (produccion de CH4 del sustrato, produccion especifica de CH4 del reactor, carga organica) fueron buenos y comparables a otros sistemas de digestion en el caso del estiercol. La digestion de la gallinaza dio, en cambio, resultados significativamente menores de lo esperado, indicando que su alta concentracion inhibe la biometanizacion. El ajuste de los datos de produccion a la ecuacion modificada de Gompertz permitio establecer una duracion optima de la digestion de estiercol para maximizar el aprovechamiento del reactor, que fue de 37,5 dias. En planta piloto se realizaron cuatro ensayos o cargas, tres con estiercol de bovino y una con gallinaza. Solo una de las cargas, con estiercol, tuvo exito en la produccion de CH4, que fue comparable a la de los ensayos en planta semi-piloto. En el resto de cargas no se pudo registrar correctamente la produccion de biogas debido a distintas incidencias (fundamentalmente problemas de sellado). En cualquier caso, el sistema demostro que funciona a una escala similar a la industrial, tanto en lo que respecta a la produccion de CH4 como a la produccion de compost. Las cargas permitieron conocer el comportamiento de las temperaturas en las fases aerobias y establecer las duraciones mas adecuadas de las mismas. La experiencia de las cargas permitio mejorar algunos aspectos del sistema de control y el diseno de proceso. Por otra parte, tambien se realizo un estudio de los procesos de estabilizacion biologica del estiercol de bovino y de la gallinaza mediante analisis termogravimetrico y 13C NMR, aplicado a las muestras procedentes de la digestion, del compostaje y del tratamiento mixto. Tambien se utilizaron muestras procedentes de ensayos en laboratorio y de una planta de compostaje industrial. Se comprobo que para el estiercol, en condiciones anaerobias, el contenido en lignina del residuo impide la conversion de la materia organica en compuestos mas estables. Finalmente, se realizo una evaluacion economica de una planta comercial basada en la planta piloto. De esta forma se establecio el tamano de referencia minimo de una explotacion en 250 unidades ganaderas. Tambien se estudio la duracion de la fase anaerobia bajo una perspectiva economica, dando tiempos optimos (entre 44 y 49 dias) mas altos que el calculado para el maximo aprovechamiento del reactor en los ensayos a escala semi-piloto