¿Qué es la digestión anaeróbica?

La digestión anaerobia es un proceso biológico mediante el cual las bacterias descomponen el material orgánico en compuestos más básicos sin requerir el oxígeno como componente del proceso. Se cree que estas bacterias aparecieron en la tierra hace aproximadamente 3,800,000,000 años y fueron la forma dominante de vida en el planeta antes de que aparecieran las plantas. A medida que la vida vegetal surgió alrededor de 3,200,000,000 años hace, la digestión anaerobia continuó en ambientes naturales donde el oxígeno estaba ausente, como los pantanos, los suelos registrados en agua y en el suelo constantemente cubierto por agua como los lagos y los ríos. Los procesos biológicos de la digestión anaeróbica requieren que varios tipos de bacterias descomponen la materia orgánica en una serie de cuatro pasos, incluida la hidrólisis, la fermentación, la acetogénesis y la metanogénesis.

A partir de 2011, el uso principal para la digestión anaerobia por la industria humana es producir gas metano para el combustible y la generación de la electricidad. Esto se hace en instalaciones de tratamiento de residuos que procesan los desechos agrícolas, comoestiércol o desechos municipales. La industria de la elaboración de cerveza también se basa en la digestión anaeróbica para romper los subproductos orgánicos de la producción de cerveza en combustible de metano que de otro modo tendrían que ser eliminados por los sistemas municipales de tratamiento de aguas residuales.

El proceso de digestión anaerobia en la naturaleza también es fundamental para generar una forma de energía renovable conocida como gas natural. Aunque el gas natural es un combustible fósil, consta de aproximadamente el 80% de metano junto con otros gases relacionados como el propano y el butano, y la tierra genera más fácilmente que otros combustibles fósiles como el petróleo. Es un combustible fósil que a menudo se deposita junto con otros combustibles fósiles, como el carbón y el petróleo.

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Reactores de biomasa industrial que procesan los desechos de biomasa como el estiércol para generar combustible generalmente producen menos gas metano como porcentaje por volumen que el contenido en el gas natural. La salida típica deUn volumen establecido de biogás de un digestor es de 50% a 80% de metano con una cantidad significativa de gas residual en forma de dióxido de carbono al 20% a 50%. También se generan otros gases traza en el proceso que tienen algún valor comercial, como hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, y los gases tóxicos deben generarse de manera segura, incluido el sulfuro de hidrógeno y el monóxido de carbono.

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Los procesos biológicos que son necesarios para que la digestión de los residuos tenga lugar de manera efectiva puede ser complejo y depender de condiciones estrictamente controladas. La temperatura es una preocupación importante en el proceso, ya que las bacterias que descomponen los desechos prosperan mejor en diferentes niveles. Algunas de las bacterias son mesofílicas, prosperando a una temperatura moderada de 98 ° Fahrenheit (36.7 ° Celsius), y algunas son termofílicas y prosperan a una temperatura óptima más alta de 130 ° Fahrenheit (54.4 ° Celsius).

Las condiciones deben modificarse para la temperatura, el pH y otros factores como la relación agua versus sólidade la mezcla de biomasa y la relación carbono/nitrógeno como material orgánico también se degrada químicamente. Los dos tipos principales de bacterias que se usan en digestión anaeróbica son las bacterias acetogénicas y metanogénicas, y, aunque se usan en conjunto, cada una tiene condiciones de vida únicas bajo las cuales prosperan. Las bacterias acetogénicas producen el acetato químico durante la digestión anaeróbica y las bacterias metanogénicas producen metano.

El material de biomasa se toma a través de cuatro etapas para una recuperación efectiva de metano. La etapa de hidrólisis utiliza agua para descomponer sólidos o semisólidos en compuestos más simples, y luego se usa fermentación o acidogénesis para descomponer las estructuras de la cadena de carbohidratos en compuestos más básicos como amoníaco, hidrógeno y ácidos orgánicos. La acetogénesis se usa como el tercer paso en el proceso, donde las bacterias acetogénicas convierten los ácidos orgánicos en ácido acético junto con subproductos adicionales como el hidrógeno y el dióxido de carbono. El paso final del metanogenoSIS utiliza bacterias metanogénicas para combinar estos productos finales primarios de acetato, hidrógeno y dióxido de carbono en metano, que luego se puede usar para combustible.