Degradación anaeróbica de efluentes de la industria del procesado de papa

Abstract

En la presente tesis se desarrolla el tema degradación anaeróbica de efluente de la industria de procesado de papa de un modo detallado, centrándose en la caracterización de las diferentes fracciones del residuo y la comprensión del proceso por medio de modelos cinéticos matemáticos. Este enfoque permite un conocimiento fenomenológico completo a la vez que provee herramientas para la operación y el mejoramiento del proceso. Durante el desarrollo este trabajo doctoral, se han ensayado diferentes enfoques y puntos de vista sobre esta línea que se ven reflejados en la presente tesis. Se incluye también una profunda revisión de bibliografía. En el desarrollo del primer capitulo se mencionan aspectos básicos de la industria del procesado de papa, los efluentes generados y sus potenciales problemáticas en relación al medio ambiente, para luego desarrollar las alternativas de tratamiento y discutir sus ventajas relativas. Finalmente introduce en las temáticas desarrolladas en los capítulos posteriores. Dadas las características del efluente, su alto contenido de material particulado y la presencia de una fracción que permanece inerte durante el proceso, es vital una adecuada caracterización del efluente. Se presentan también una serie de ensayos capaces de discriminar entre las diferentes fracciones orgánicas y se formuló un modelo cinético capaz de predecir el comportamiento de la degradación anaeróbica de efluentes de la industria del procesado de papa basado en observaciones empíricas. En el segundo capítulo se describen estas metodologías y se muestra como el modelo propuesto ajusta satisfactoriamente los datos experimentales. En el tercer capitulo se realiza la validación cruzada del modelo desarrollado en una instalación industrial. Este capitulo tiene un profundo interés de investigación aplicada, dado que no solo valida el desarrollo previo en una aplicación directa, sino que utiliza la información recabada para realizar un estudio del proceso y se plantea como una herramienta para el diseño de futuras instalaciones. El capitulo en su conjunto se presenta además como una herramienta para la formación de estudiantes de grado, con aplicación en Docencia. Debido a la fuerte fluctuaciones en los flujos de alimentación de los sistemas de tratamiento de efluentes y a la sensibilidad de los procesos biológicos a los mismos, resulta de gran importancia conocer y poder predecir el comportamiento del sistema. Con este fin en el cuarto capítulo se estudia el efecto de las diferentes cargas orgánicas sobre el desenvolvimiento del proceso. Con la información recabada se ha desarrollado un modelo cinético que considera diferentes inhibiciones y es capaz de predecir el comportamiento del proceso en un amplio rango de alimentaciones, con un único conjunto de parámetros. Aparte del exhaustivo estudio cinético, esta tesis presenta un estudio de deficiencias nutricionales en el quinto capítulo. Para su desarrollo se han seleccionado alternativas nutricionales de posible uso industrial con el fin de permitir una aplicación directa de los resultados de las investigaciones desarrolladas. Finalmente, se ha incursionado en un área relativamente de reciente interés, combinando el tratamiento de efluentes con la novedosa tecnología de celdas de combustible microbianas. Se han diseñado experimentos y dispositivos a tal fin. En el sexto capitulo se evalúa la utilización de esta tecnología como alternativa y/o complemento al tratamiento anaeróbico convencional. En resumen, el contenido de la presente tesis aporta conocimientos de caracterización y modelado de relevancia científica y con un alto potencial de aplicación a la industria y la docencia.