Producció de biogàs per digestió i co-digestió anaeròbia de microalgues pretractades i fangs primaris

Abstract

Natural systems of high rate algal ponds (HRAP) are presented as an alternative to conventional systems for wastewater treatment. The water treatment is carried out thanks to the symbiosis between heterotrophic bacteria that degrade organic matter, and algae, which through photosynthesis provide the necessary oxygen for aerobic bacteria. On the other hand, the algal biomass can be evaluated in anaerobic digesters to produce biogas. However, this digestion process is limited by the slowness of the microalgae cell wall degradation and high nitrogen content which can cause inhabitation of the activity of methanogenic microorganisms. To solve these limitations, the present paper presents two improvement strategies: conducting a thermal pretreatment at 75 ºC to hydrolyze the microalgae cell wall and anaerobic co-digestion of the algal biomass which primary sludge from Wastewater Treatment Plants (WWTP) that allows the shortcomings of both substrates to be balanced. The aim of this project was therefore to evaluate the anaerobic digestion of algal biomass pretreated thermally and at the same time to study the co-anaerobic digestion of algal biomass pretreated (25% SV) with primary sludge (75% SV).

Els sistemes naturals de llacunes d'alta càrrega (LAC) es presenten com alternativa als sistemes convencionals per a la depuració d'aigües residuals. El tractament de les aigües es produeix gràcies a la simbiosi entre les bactèries heteròtrofes, que degraden la matèria orgànica, i les algues, que a través de la fotosíntesi aporten l'oxigen necessari per a les bactèries aeròbiques. D'altra banda, la biomassa algal pot ser valoritzada en digestors anaerobis per produir biogàs. No obstant, aquest procés de digestió es veu limitat per la lenta degradació de la paret cel·lular de les microalgues i per l'alt contingut en nitrogen que pot provocar la inhibició de l'activitat dels microorganismes metanogènics. Per a donar solució a aquestes limitacions, en el present treball es presenten dues estratègies de millora: la realització d'un pretractament tèrmic a 75 ºC per tal d'hidrolitzar la paret cel·lular de les microalgues i la co-digestió anaeròbia de la biomassa algal amb fangs primaris procedents d'Estacions Depuradores d'Aigües Residuals (EDAR) que permeti equilibrar les carències d'ambdós susbtrats. L'objectiu d'aquest treball era doncs avaluar la digestió anaeròbia de la biomassa algal pretractada tèrmicament i alhora, estudiar la co-digestió anaeròbia de la biomassa algal pretractada (25% SV) amb fangs primaris (75% SV).

Los sistemas naturales de lagunas de alta carga (LAC) se presentan como alternativa a los sistemas convencionales para la depuración de aguas residuales. El tratamiento de las aguas se produce gracias a la simbiosis entre las bacterias heterótrofas, que degradan la materia orgánica, y las algas, que a través de la fotosíntesis aportan el oxígeno necesario para las bacterias aeróbicas. Por otro lado, la biomasa algal puede ser valorizada en digestores anaerobios para producir biogás. No obstante, este proceso de digestión se ve limitado por la lenta degradación de la pared celular de las microalgas y por el alto contenido en nitrógeno que puede provocar la inhibición de la actividad de los microorganismos metanogénicos. Para dar solución a estas limitaciones, en el presente trabajo se presentan dos estrategias de mejora: la realización de un pretratamiento térmico a 75 ºC para hidrolizar la pared celular de las microalgas y la co-digestión anaerobia de la biomasa algal con fangos primarios procedentes de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) que permita equilibrar las carencias de ambos sustratos. El objetivo de este trabajo era pues evaluar la digestión anaerobia de la biomasa algal pretratada térmicamente y a la vez, estudiar la co-digestión anaerobia de la biomasa algal pretratada (25% SV) con fangos primarios (75% SV).