Producción de biohidrógeno y metano a partir de residuos sólidos urbanos. Dinámica poblacional

  1. Zahedi Díaz, Soraya
Dirigida por:
  1. Diego Sales Márquez Director
  2. Rosario Solera del Río Directora

Universidad de defensa: Universidad de Cádiz

Fecha de defensa: 30 de septiembre de 2013

Tribunal:
  1. Antonio Martín Martín Presidente/a
  2. Montserrat Pérez García Secretaria
  3. Paula A.s.s. Marques Vocal
Departamento:
  1. Tecnologías del Medio Ambiente

Tipo: Tesis

Teseo: 350282 DIALNET

Resumen

La capacidad creciente de explotación de los recursos naturales conjuntamente con un modelo de crecimiento basado en el consumo, ha provocado un aumento en la generación de residuos. Este hecho, junto con la gestión de los residuos, constituye un problema ambiental grave en la sociedad actual. Sin embargo, cuando los residuos se gestionan correctamente se convierten en recursos que contribuyen al ahorro de materias primas, a la conservación de los recursos naturales y, en definitiva, al desarrollo sostenible. Un ejemplo de una gestión adecuada para los residuos sólidos orgánicos es la digestión anaerobia. Esta tecnología posibilita la valorización energética, ya que, como resultado del proceso global, se obtiene un biogás con alto contenido en hidrógeno y/o metano, y además, este proceso genera un residuo estabilizado biológicamente, con buenas características para ser utilizado con fines agrícolas. En el presente trabajo de investigación se ha estudiado la optimización del proceso de digestión anaerobia de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU) con contenido en sulfato, para la producción de biogás (biohidrógeno y metano), considerando particularmente la dinámica poblacional de los principales microorganismos que intervienen en el proceso. Los estudios de biometanización han sido llevados a cabo tanto en un sistema de fases separadas, el cual permite obtener secuencialmente grandes cantidades de hidrógeno y metano en la primera y segunda fase respectivamente, como en un sistema monofase, donde el principal componente del biogás es el metano, ya que el hidrógeno generado es utilizado como sustrato por los microorganismos consumidores de hidrógeno. Además de esto, se ha realizado un estudio sobre el funcionamiento y la dinámica poblacional de codigestión de lodo y FORSU en un sistema de fases separadas. Todos los estudios recogidos en esta Tesis se han realizado a escala de laboratorio en semicontinuo, en reactores de tanque agitado sin retención de biomasa y rango termofílico de temperatura. La presente Tesis se ha organizado en cinco capítulos, cuyos contenidos se resumen a continuación: Capítulo 1: Este apartado corresponde a la justificación de la investigación desarrollada y en él se describen los objetivos del trabajo de investigación. 2 Capítulo 2: En este capítulo se presenta, tras la correspondiente revisión bibliográfica, la principal legislación de aplicación a los Residuos Sólidos Urbanos; se describe el proceso de Digestión Anaerobia, así como las diferentes etapas y los microorganismos implicados. Capítulo 3: Este bloque se destina a la metodología, los materiales, equipos, plan de trabajo y técnicas comunes empleados en el desarrollo y realización del trabajo experimental de la Tesis Doctoral. Capítulo 4: En este apartado se exponen y analizan los principales resultados de los estudios sobre optimización de la producción de biogás y sobre la dinámica poblacional, con el fin de dar cumplimiento a los objetivos propuestos. A excepción de un estudio comparativo, todos los resultados se presentan utilizando el formato de artículo científico en inglés con la estructura de: introducción, material y métodos, resultados y discusión, conclusiones, agradecimientos y bibliografía. Algunos de estos artículos ya están publicados y otros se encuentran bajo revisión en revistas internacionales incluidas en el Science Citation Index. Capítulo 5: En esta sección se incluyen las conclusiones del Presente Trabajo. Asimismo, se complementa con los anexos siguientes: Anexo I: Recoge las correlaciones existentes entre las diferentes técnicas microbiológicas empleadas para el estudio de la dinámica poblacional. Anexo II: Ilustra las microfotografías que muestran la evolución de la población total (DAPI) y las diferentes poblaciones (FISH) implicadas en el proceso en las condiciones óptimas de operación relativas al primer objetivo del presente trabajo de investigación ¿Optimización del proceso de producción de biohidrógeno a partir de la FORSU. Dinámica poblacional¿. Anexo III: Contiene las microfotografías que muestran la evolución de la población total (DAPI) y las diferentes poblaciones (FISH) implicadas en el proceso de biometanización de la FORSU en sistemas monoetapa en las condiciones óptimas de operación y en el estudio de inhibición de las bacterias sulfato-reductoras. Anexo IV: Recoge las microfotografías que muestran la evolución de la población total (DAPI) y las diferentes poblaciones (FISH) implicadas en el proceso de biometanización de la FORSU en sistemas de fases separadas en las condiciones óptimas de operación y en el estudio de inhibición de las bacterias sulfato-reductoras. Anexo V: Ilustra las microfotografías que muestran las diferentes poblaciones (FISH) implicadas en la codigestión anaerobia en dos fases, para el tratamiento conjunto de la FORSU y de los lodos activos de depuradora.