Inventari de preparats de bacteris i enzims amb activitat hidrolitica per processos de digestió anaeròbia

Abstract

Abstract The intensive livestock development, produced in both Catalonia and the rest of Spain in the last decades, has caused environmental problems in those zones where the exploitation density has increased uncontrollably. As a result, the livestock excrements have incremented, especially those coming from pigs, usually known as slurries or liquid manures. Usually this residue was managed through its application to the soil as a fertilizer, however, with the rise of the livestock density, there has been produced an excess in the soil nutrients. This is the reason why some other alternatives for the management of pig’s slurries are being investigated, so that combined in the anaerobic digestion process, they can allow the recovery of nutrients and an increase in the removal of organic matter. An alternative is the application of the anaerobic sequential batch reactors (AnSBR), which remove a high percentage of the organic matter and separate the effluent (liquid phase) and the concentrate stabilized solid fraction after the anaerobic digestion process. Nevertheless, once the process is over, the values of the total suspended solids obtained in the effluent are high enough to use them in the precision irrigation process. In the following project, on the one hand, a review of the enzymatic hydrolytic additives was prepared and on the other hand an anaerobic assay was accomplished simulating the conditions of the AnSBR reactor. Pig’s slurries have been taken as substrate and two commercial preparations have been applicated (Eurovix and Amapex) with the hydrolytic capacity to see its effect on the decomposition of the organic matter, by either increasing biogas production, modifying the velocity of the process and the concentration of final suspended solids. The results obtained have shown an improvement in the biogas production as well as in the reaction rate of the process with the addition of Amapex and Eurovix preparations. While, on the one hand, using the Eurovix preparation, there was observed an improvement of 59,94 % over the increase in the methane potential, on the other hand, the addition of Amapex preparation result in a 59 % of increment in the reaction rate compared to control treatment. Related to the concentration of the suspended solids of the effluent, there has no sign of improvement in the reduction of the solids in the most of the treatments. That could be because of a resuspended of the particles regarded of the inoculum dynamics employed. Nevertheless, it has observed a reduction of 24,34 % of VSS and 9,74 % of TSS when has evaluated the prepared Eurovix together with the addition of inoculum, at dose of 66 mg/l. On the other hand in applying the prepared Amapex directly on the substrate, without the addition of the inoculum, at dose of 1000 mg/l, a reduction of 17,26 % in VSS and of 6,52 % of TSS has been observed.  

Resum El desenvolupament de la ramaderia intensiva, que s'ha produit tant a Catalunya com a la resta d'Espanya durant les ultimes decades, ha comportat problemes mediambientals en aquelles zones on la densitat d'explotacions ha augmentat de manera continuada. Com a consequencia, la produccio de dejeccions s’ha incrementat, sobretot les procedents de porc, anomenades purins. La gestio que es feia d'aquest residu era l'aplicacio al sol com a fertilitzant, pero amb l'increment de la densitat ramadera s'ha generat un excedent de nutrients al sol. Es per aquest motiu que s'estan cercant alternatives al tractament dels purins, que combinades amb el proces de digestio anaerobia permetin la recuperacio de nutrients i un increment en l'eliminacio de materia organica. Una alternativa es l'aplicacio dels reactors anaerobis discontinus sequencials (AnSBR), els quals eliminen un gran percentatge de la materia organica i separen entre una fraccio sobrenedant tractada i una purga que conte una elevada concentracio de solids estabilitzats. Tot i aixo, en finalitzar el proces, l’efluent liquid encara conte uns valors de solids suspesos totals prou alts per ser aplicat en sistemes de reg de precisio. En el present treball, per una banda, s’ha elaborat un inventari dels preparats enzimatics hidrolitics destinats en millorar la hidrolisis de particules complexes i per una altra, s’ha realitzat un assaig anaerobi simulant les condicions del reactor AnSBR. S’ha pres com a substrat purins i s’han aplicat dos preparats comercials (Eurovix i Amapex), amb capacitat hidrolitica, per veure el seu efecte en la descomposicio de la materia organica, ja sigui incrementat la produccio de biogas, modificant la velocitat del proces i la concentracio final de solids suspesos. Els resultats obtinguts han mostrat una millora tant en la produccio de biogas com en la velocitat de reaccio del proces amb l’addicio de tots dos preparats. Mentre que en emprar el preparat Eurovix s’ha observat una millora del 59,94 % sobre l’increment del potencial de meta, l’addicio del preparat Amapex ha resultat en una millora en la velocitat de reaccio del 59 % respecte el grup control. Pel que fa a la concentracio de solids suspesos del sobrenedant, no s’ha observat una millora en la reduccio dels solids en la majoria dels tractaments emprats. Aquest fet es podria atribuir a una resuspensio de particules a causa de la dinamica de l’inocul emprat. No obstant aixo, s’ha observat una reduccio del 24,34 % de SSV i 9,74 % de SST quan s’ha avaluat el preparat Eurovix juntament amb l’addicio de l’inocul, a la dosi 66 mg/l. Per altra banda en aplicar el preparat Amapex directament sobre el substrat sense l’addicio de l’inocul, a la dosi de 1000 mg/l, s’ha observat una reduccio del 17,26 % en SSV i del 6,52 % de SST.

Resumen El desarrollo de la ganaderia intensiva, que se ha producido tanto en Cataluña como en el resto de España durante las ultimas decadas, ha provocado problemas medioambientales en aquellas zonas donde la densidad de explotaciones ganaderas ha aumentado de manera continuada. Como consecuencia la produccion de deyecciones ha incrementado, sobre todo las procedentes de los cerdos, tambien llamadas purines. Este residuo era aplicado como fertilizante debido a los nutrientes que contiene, pero con el incremento de la densidad ganadera se ha generado un excedente de nutrientes en los suelos agricolas. Debido a esto, se estan investigando alternativas al tratamiento de los purines, las cuales combinadas con el proceso de digestion anaerobia permitan la recuperacion de nutrientes y un incremento en la eficiencia de eliminacion de la materia organica presente en el residuo. Una alternativa es la aplicacion de los reactores anaerobios discontinuos secuenciales (AnSBR), los cuales permiten la eliminacion de un elevado porcentaje de materia organica y separan entre una fraccion del sobrenadante tratada y la purga que contiene una elevada concentracion de solidos estabilizados. Sin embargo al finalizar el proceso el efluente contiene unos valores en materia organica bastante elevados como para dificultar su aplicacion en sistemas de riego de precision. En el presente trabajo, por un lado, se ha elaborado un inventario de los preparados enzimaticos hidroliticos que se encuentran en el mercado y por otro, se ha realizado un ensayo de biodegradabilidad simulando las condiciones de un AnSBR. El sustrato empleado ha sido purines de cerdo y se han aplicado dos preparados biologicos comerciales (Amapex i Eurovix), con capacidad hidrolitica, con el objetivo de determinar los efectos que tienen estos sobre la descomposicion de la materia organica, ya sea incrementando la produccion de biogas, modificando la velocidad de reaccion y la concentracion final de los solidos suspendidos. Los resultados obtenidos han mostrado una mejora tanto en la produccion de biogas como en la velocidad de reaccion como consecuencia de la aplicacion de los preparados. Mientras que para el preparado Eurovix se ha obtenido una mejora del 59,94 % del rendimiento de metano, la adicion del preparado Amapex ha resultado en una mejora del 59 % de la velocidad de reaccion respecto al tratamiento control. En cuanto a la concentracion de solidos suspendidos del sobrenedant, no se ha observado una mejora en la reduccion de los solidos en la mayoria de los tratamientos empleados. Este hecho se podria atribuir a una resuspension de particulas debido a la dinamica del inoculo empleado. Sin embargo, se ha observado una reduccion del 24,34 % de SSV y 9,74 % de SST cuando se ha evaluado el preparado Eurovix junto con la adicion de inoculo, a la dosis 66 mg/l. Por otro lado al aplicar el preparado Amapex directamente sobre el sustrato, en una concentracion de 1000 mg/l, sin la adicion del inoculo, se ha observado una reduccion del 17,26 % en SSV y del 6,52 % de SST.