The Biologist
(Lima)
VOL. 18, Nº 1, JAN-JUN 2020
The Biologist (Lima)
Versión en Linea:
ISSN 1994-9073
Versión Impresa:
ISSN 1816-0719 Versión CD-ROM:
ISSN 1994-9081
PUBLICADO POR:AUSPICIADO POR:
ESCUELA PROFESIONAL DE BIOLOGÍA,
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICA,
UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
The Biologist
(Lima)
The Biologist (Lima), 2020, 18(1), jan-jun: 135-145.
ORIGINAL ARTICLE / ARTÍCULO ORIGINAL
BIOLOGICAL PURIFICATION OF BIOGAS FROM OIL PALM PLANT SLUDGE, USING
MICROALGAE
PURIFICACIÓN BIOLÓGICA DE BIOGAS PROCEDENTES DE LODOS DE PLANTA DE PALMA
ACEITERA, UTILIZANDO MICROALGAS
1 Universidad Nacional de Ucayali. Facultad de Ciencias Forestales y Ambientales. Carretera Federico Basadre KM 6.2
Pucallpa, Ucayali, Perú.
2 Negocios Amazónicos Sustentables, EIRL, NEGASUS EIRL, Área de proyectos. Av. Pachacútec Mz. 6 Lt. 17, Manantay,
Ucayali, Perú.
3 Grupo de Investigación en Sostenibilidad Ambiental (GISA), (EUPG), Laboratorio de Ecología y Biodiversidad Animal
(LEBA). Facultad de Ciencias Naturales y Matemática (FCCNM). Universidad Nacional Federico Villarreal (UNFV), Lima,
Perú.
4Laboratorio de Parasitología. Facultad de Ciencias Biológicas. Universidad Ricardo Palma (URP). Lima, Perú.
joseiannacone@gmail.com
*Corresponding author: ecologrober2012@hotmail.com
ABSTRACT
Keywords: Biogas – Biomethane – Photobioreactor – Microalgae – Biological Purification
Biogas with its composition of gases (CH , H S and CO ) is highly polluting to the environment and
4 2 2
human health, but its use as a fuel is recommended, but it is necessary to subject it to purification first
through biological treatment using the microalgae (Chlorella vulgaris Beijerinck, 1890). The CO and
2
H S purification process was evaluated to obtain biomethane, from the biogas generated from the effluents
2
of an oil palm extraction plant, applying microalgae (MA), water and bio-oil in different proportions to
determine the absorption efficiency of the photobioreactors designed for each treatment: T (0% MA and
0
60 L H O and 0 mL Biol); T : (10% MA, 60 L H O and 50 mL Biol); T : (30% MA, 60 L H O and 100 mL
2 1 2 2 2
Biol), and T : (60% MA, 60 L H O and 150 mL Biol) in which CH concentrations were measured. The
3 2 4
results show a higher CO fixation in T with 26% CO concentration and 74% methane used in a
2 2 2
continuous flow of 200 L of biogas. T and T with a concentration of 32% and 39% of CO , respectively. It
0 1 2
is concluded that the biological treatment with MA for CO removal shows the highest removal value for
2
T , reducing by 13.6% the CO concentration of the initial biogas value, and a lower CO clearance was
2 2 2
observed in T treatment.
3
The Biologist (Lima)
ISSN Versión Impresa 1816-0719
ISSN Versión en linea 1994-9073 ISSN Versión CD ROM 1994-9081
135
doi: 10.24039/rtb2020181539
1, 2 1 1 3, 4
Grober Panduro-Pisco ; Rubén Javier Calderon-Lujan ; Sayuri Julissa Herrera Challco & José Iannacone
En la actualidad el cambio climático es más
evidente debido a las constantes emisiones de GEI
(Gases del Efecto Invernadero) [Dióxido de
carbono (CO ), metano (CH ) y óxido de nitrógeno
2 4
(N O)]. El informe del MINAM (2019) registra que
2
el 75,2% de las emisiones corresponden a CO , el
2
15,1% a CH y el 9,6% a N O. El origen de las
4 2
emisiones de CO es principalmente de los sectores
2
USCUSS (Sector Uso de Suelo, Cambio de Uso de
suelo y Silvicultura) (57,8%) y Energía (37,5%),
mientras que las emisiones de CH provienen en un
4
45,1% del sector Agricultura, y el 35,9% del sector
desechos.
Asimismo uno de los mayores impedimentos para
la utilización del biogás para generar energía
eléctrica son sus impurezas, y el sulfuro de
hidrógeno (H S) es una de las sustancias que lo
2
contaminan con una mayor frecuencia y cantidad
(CE, 2020). Esta situación requiere buscar una
estrategia para contribuir a la disminución de
emisión de GEI mediante la utilización de
microalgas (MA) (Emparan et al., 2020; Jasni et
al., 2020). La biometanización consiste en la
digestión anaeróbica de sustancias orgánicas con la
consecuente purificación del biogás, mejorando su
calidad y contenido energético; además de
The Biologist (Lima). Vol. 18, Nº1, jan - jun 2020
RESUMEN
Palabras clave: Biogás – Biometano – Fotobiorreactor – Microalgas – Purificación Biológica
El biogás con su composición de gases (CH , H S y CO ) es altamente contaminante al ambiente y a la
4 2 2
salud humana, pero es recomendable su aprovechamiento como combustible, siendo necesario someterlo
a purificación mediante tratamiento biológico usando la microalga (Chlorella vulgaris Beijerinck, 1890).
Se evaluó el proceso de depuración de CO y H S para la obtención del biometano, a partir del biogás
2 2
generado de los efluentes de una planta extractora de palma de aceite, aplicando microalgas (MA), agua y
biol en diferentes proporciones para determinar la eficiencia de absorción de los fotobiorreactores
diseñados para cada tratamiento: T (0 % MA y 60 L H O y 0 mL Biol); T : (10 % MA, 60 L H O y 50 mL
0 2 1 2
Biol); T : (30 % MA, 60 L H O y 100 mL Biol), y T : (60 % MA, 60 L H O y 150 mL Biol) en los cuales se
2 2 3 2
midieron las concentraciones de CH . Los resultados registran una mayor fijación de CO en el T con 26%
4 2 2
de concentración de CO y 74% de metano empleado en un flujo continuo de 200 L de biogás. T y T con
2 0 1
una concentración de 32% y 39% de CO , respectivamente. Se concluye que el tratamiento biológico con
2
MA para la remoción del CO , muestra el valor más alto de remoción para el T , reduciendo en 13,6% la
2 2
concentración de CO del valor inicial del biogás, y una menor depuración de CO se observó en el
2 2
tratamiento T .
3
INTRODUCCIÓN
136
minimizar problemas de carácter operacional y de
toxicidad con la eliminación de CO (Varnero et al.,
2
2012; Brar et al., 2020). Las MA fotosintéticas, por
su alta capacidad de captura y fijación de CO y por
2
su utilidad en la producción de biomasa, se puede
emplear para purificar biogás y obtener energía por
su elevado contenido en metano, aunque también
puede contener elevadas concentraciones de
contaminantes (ácido sulfhídrico y silóxanos), que
deben ser eliminados previamente (Carrillo, 2019;
Brar et al., 2020; Zabed et al., 2020).
La purificación del biogás brinda alternativas y
posibilidades de uso, por lo que a nivel rural, el
tratamiento para mejorar el biogás con MA tiene un
gran potencial para la producción de energía
renovable y respetuosa con el medio ambiente, la
integración de proceso de cultivo de MA para
eliminar CO del biogás y el tratamiento de aguas
2
residuales, son estrategias prometedoras y
sostenibles (Cheah et al., 2020; Ding et al., 2020;
Elystia et al., 2020; Srinuanpam et al., 2020; Zabed
et al., 2020).
Por otro lado, los efluentes (lodos) de la extracción
del aceite de palma son muy concentrados y
contaminantes del suelo y agua, si son vertidos
directamente debido a que la descomposición de
sus compuestos orgánicos producen GEI (Cheah et
al., 2020), y consecuentemente impactan en el
cambio climático, debido a que la generación del
Panduro-Pisco et al.
137
3
efluente oscila en promedio de 0,8 m por t de
racimo de fruta procesada, con una DQO entre
-1
65.000 y 120.000 mg·L y una carga equivalente a
aproximadamente 50 kg de DQO por t de fruto
procesado. La DBO es de aproximadamente
5
-1
48.000 (mg·L ) y grasas y aceites mayor de 2.000
-1 3
(mg·L ), y por cada m de efluentes procesados en
un biodigestor se puede producir un promedio de
3
30 m de biogás (Engineering, 2020). El Biol es el
producto líquido que queda de la digestión
anaerobia y es un importante fertilizante que
contiene nitrógeno, fósforo, potasio y 85% de
materia orgánica con un pH de 7,5 (Herrero, 2008).
Por ende, el objetivo de la presente investigación
fue realizar la purificación biológica del biogas
procedentes de lodos de planta de palma aceitera,
utilizando MA.
El experimento se realizó de octubre a noviembre
del 2019, en ambientes de la Empresa
INDOLMASA (8°38'58,46” S y 74°58'34,63” O),
Distrito de Neshuya, departamento de Ucayali,
Perú, con clima predominantemente tropical cálido
y húmedo, temperatura media anual de 25°C,
máxima de 35°C, precipitaciones variables entre
1.300 y 3.000 mm. Presenta dos temporadas
definidas al año: clima caluroso entre los meses de
noviembre a abril que alcanzan temperaturas de
hasta 40°C bajo sombra, y clima invernal con
precipitaciones torrenciales desde octubre a marzo,
época en la que se alcanza hasta 70% de humedad,
-1
con vientos de hasta 120 Km·h (Figura 1).
MATERIALES Y MÉTODOS
Figura 1. Ubicación del área de estudio.
The Biologist (Lima). Vol. 18, Nº1, jan - jun 2020
Biological purication of biogas
138
La investigación fue experimental con un diseño
completo al azar simple donde se cuantificó la
capacidad de absorción de gases contaminantes
como el CO , mediante el tratamiento biológico
2
con la MA Chlorella vulgaris Beijerinck, 1890,
determinando su eficiencia para absorber gases
contaminantes en los fotobiorreactores. Además
estas MA son microorganismos fotoautótrofos, ya
que tienen a la luz solar como su principal fuente de
energía y el dióxido de carbono (CO ) como su
2
principal fuente de carbono (Martin, 2010).
El biogás producido por la empresa NEGASUS
EIRL, provino de un biodigestor de capacidad de
3
10 m entre efluente y biogás, que por
d e s c o m p o s i c i ó n a n a e r ó b i c a p r o d u c e
3
aproximadamente 7 m de biogás diario y almacena
3
en un gasómetro de 2 m de capacidad. Para
purificar el biogás se establecieron tres tratamiento
y un piloto/testigo, distribuidos y contenidos de la
siguiente manera: T (0 % de MA y 60 L H O y 0 mL
0 2
Biol); T : (10 % MA, 60 L H O y 50 mL Biol); T :
1 2 2
(30 % MA, 60 L H O y 100 mL Biol); T : (60 %
2 3
MA, 60 L H O y 150 mL Biol) utilizando como
23
muestra total 1,08 m de biogás.
En la fase previa se seleccionó el lugar para
instalación del circuito donde la empresa
NEGASUS EIRL en colaboración con la
Universidad Nacional de Ucayali (UNU), Lima,
Perú y la empresa INDOLMASA SAC,
producirían biogás por descomposición anaeróbica
de lodos de una planta extractora de palma aceitera.
El área donde se instaló los Fotobiorreactores para
“purificar” dicho gas, fue muy cuidadosamente
seleccionada para la protección de los factores
ambientales como lluvias, radiación y vientos
fuertes. Fue necesario realizar una limpieza y el
acondicionamiento del área para instalar el circuito
para el tratamiento biológico, previo a la
instalación de los materiales y equipos.
Figura 2. Área de trabajo.
The Biologist (Lima). Vol. 18, Nº1, jan - jun 2020
Panduro-Pisco et al.
139
Para la segunda fase, se diseñaron los prototipos
fijadores de CO y H S, utilizando los
2 2
Fotobiorreactores tipo NPBR (“novel-designed
photobioreactor”) transparente que se desarrollan
en paneles planos de vidrio delgados con una alta
relación del área de superficie por volumen, y está
equipado con microburbujas y retención de
deflectores, lo que garantiza una luz efectiva
utilizando CO (Cheah et al., 2020). El sistema
2
cerrado tiene una mayor eficiencia en la utilización
y fijación de CO inyectado, dependiendo su forma
2
y diseño, y permite una alta densidad de MA
(González-Céspedes, 2016). Se utilizó el
Fotobiorreactor tipo NPBR (sistema cerrado)
debido a que en el cultivo de MA presenta mayores
ventajas que los sistemas abiertos, con una menor
contaminación, mayor control de las
condiciones de operación y menor inversión en la
construcción (Benavente-Valdés et al., 2012).
La obtención de biometano a partir del biogás
contenido en las cámaras de polietileno
(gasómetros), ha registrado las características
físicas y químicas con sensores de CO , H S, CH y
2 2 4
otros gases. El Fotobiorreactor fue construido con
vidrios resistentes a variaciones de presiones y
temperatura con formas horizontales expuesto a
luz solar, donde se cultivaron las MA encargadas de
la depuración biológica del CO , donde por el tubo
2
de redirección fluyó el biogás hacia los
burbujeadores en la parte inferior del
Fotobiorreactor en el cual por gravedad las
pequeñas burbujas ascendían, interactuando con
las MA.
Figura 3. Fotobiorreactor Número 1.
Figura 4. Fotobiorreactor número 2.
El segundo fotobiorreactor del mismo material, ha
sido diseñado para reforzamiento y el tiempo de retención del biogás y su interactuación con las MA
para fijar CO .
2
The Biologist (Lima). Vol. 18, Nº1, jan - jun 2020
Biological purication of biogas
140
Finalmente, se instaló un gasómetro para
almacenamiento del biogás purificado
(biometano).
La siguiente actividad fue la evaluación después de
abastecer al Fotobiorreactor con 60 L de aguas
residuales urbanas colectadas en la PTAR (Planta
de Tratamiento de Aguas Residuales) de la
Empresa Municipal de Agua Potable y
A l c a n t a r i l l ad o d e C o r on e l P o r t i l l o-
EMAPACOPSA, Pucallpa, Perú. Posteriormente
se le agregó el Biol que se obtuvo del biodigestor,
producto líquido que queda de la digestión
anaerobia y es un fertilizante que contiene
nitrógeno, fósforo, potasio y 85% de materia
orgánica con un pH de 7,5. De esta forma se
garantiza que el flujo de agua contenga los
Figura 5. Fotobiorreactor número 3 y almacenamiento del biometano.
nutrientes necesarios para el metabolismo de las
MA (Herrero, 2008).
Se agregó la MA C. vulgaris en cada
Fotobiorreactor con una población estimada de
7 -1
4,8x10 cel·mL . Las MA fueron proporcionadas
inicialmente por el IMARPE (Instituto del mar del
Perú) de Lima, Perú, y fueron cultivadas en el
medio de cultivo CHU-10 en un volumen de 20 L.
Chlorella vulgaris, la MA se codificó como IMP-
BG-074. Se diluyó en el flujo de agua, en las
proporciones siguientes: testigo T (0 L de MA y 60
0
L de flujo de agua); T (1,1 L MA, 60 L de flujo de
1
agua y 50 mL Biol), T (3,3 L MA, 60 L flujo de
2
agua y 100 mL Biol) y el T (6,6 MA, 60 L flujo de
3
agua y 150 mL Biol) (Tabla 1).
Tabla 1. Tratamiento del biogás y sus repeticiones. T = tratamientos. R = Réplicas.
T0= 0
T1
= 3,3 L
T2
= 9,9 L T3
= 19,8 L
T1R1=1,1 L
T1R2=1,1 L
T1R3= 1,1 L
T2R1=3,3 L
T2R2=3,3 L
T2R3=3,3 L
T3R1= 6,6 L
T3R2= 6,6 L
T3R3= 6,6 L
Por la parte inferior del Fotobiorreactor se alimentó
el biogás con CH (70%), H S (0,5%) y CO
4 2 2
(29,5%) (Mann et al., 2009; Sialve et al. 2009;
Doušková et al., 2010; Rawat et al., 2011; Kao et
al., 2012; Lloja-Melendez, 2018). Al pasar por la
columna horizontal, los compuestos no deseados
(CO y H S) se absorbieron en el medio líquido y
2 2
posteriormente recirculan al Fotobiorreactor donde
se eliminan mediante la actividad biológica de las
MA. El CO que se absorbe en la columna
2
horizontal es utilizado para la actividad
fotosintética, transformándose en carbonatos
capaces también de ser asimilados por las MA para
su metabolismo.
Se analizaron en laboratorio, a la entrada y a la
salida del Fotobiorreactor con una diferencia de 80
min las siguientes variables físico-químicas: pH
The Biologist (Lima). Vol. 18, Nº1, jan - jun 2020
Panduro-Pisco et al.
(método SM4500-H+ B) (entrada = 7,62; salida =
7,59; porcentaje de remoción de 0,39%), los
-1
sólidos suspendidos totales (SST) (mg·L )
(método SM 2540 D) (entrada = 252; salida = 243;
porcentaje de remoción de 3,57%), aceites de grasa
-1
(mg·L ) (método EPA 1664 B) (entrada = 284;
salida = 280; porcentaje de remoción de 1,41%),
-1
Demanda bioquímica de Oxígeno (DBO) (mg·L )
(método SM 5210 B) (entrada = 823; salida = 628;
porcentaje de remoción de 23,69%), la Demanda
-1
Química de Oxígeno (DQO) (mg·L ) (método SM
5220 D) (entrada = 2125; salida = 1228; porcentaje
de remoción de 42,21%), y coliformes
-1
termotolerantes (CT) (NMP·100 mL ) (método
2 2
SM 9221 B) (entrada = 1,2·10 ; salida = 1,1·10 ;
porcentaje de remoción de 8,33%) (Varnero et al.,
2012). El Potencial energético del biometano
obtenido de la purificación del tratamiento químico
y biológico del biogás, denominado el poder
calorífico, fue calculado siguiendo el método
utilizado por Quesada et al. (2007).
141
RESULTADOS
Se empleó el ANOVA (análisis de varianza) y la
prueba de tukey para determinar si existen
diferencias significativas entre los T al T para
0 3
CO , H S, CH y el poder calorífico en el biogás. Se
2 2 4
calculó la normalidad de los datos con la prueba de
Shapiro-Wilks y la homogeneidad de las varianzas
con la prueba de Levene. Se usó un valor de
significancia de alfa=0,05. El paquete estadísticos
SPSS versión 25,0 fue empleado para el cálculo de
los estadígrafos descriptivos e inferenciales.
La concentración inicial del biogás con el cual se
trabajó, fue: 60,4 % de CH , 39,6 % CO y 32 ppm
4 2
de H S. El CO , absorbido mediante el tratamiento
2 2
biológico con C. vulgaris se presenta en la tabla 2
con cada tratamiento aplicado.
Tabla 2. Concentración de Dióxido de Carbono (CO ), Ácido Sulfhídrico (H S), Metano (CH ) y poder calorífico en
2 2 4
el biogás obtenido en el testigo y en los tratamientos (T , T y T ).
1 2 3
Tratamientos CO2% H2S ppm
CH4%
Poder caloríco (kcal)
T0 32,43±0,31b
60,36±1,81a
67,56±0,30b
6394,33±29,02
T1 32,36±0,06b
46,63±0,87b
67,63±0,05b
6401,00±5,19
T2 25,50±1,70a
41,53±7,71b
74,50±1,70c
7050,33±161,29
T3 39,50±0,10c
48,33±0,57b
60,50±0,10a
5726,66±9,50
F
129,96
11,93
129,96
130,11
Sig 0,00 0,00 0,00 0,00
La Tabla 2 muestra que el T fue el tratamiento con
2
mayor fijación de CO y con mayor concentración
2
de metano, reduciendo el H S, y con reducción al
2
13,6% la concentración de CO del valor inicial del
2
biogás. T , fue el más bajo en depurar CO . La
3 2
mayor concentración de CH en el biogás y el
4
mayor poder calorífico fue obtenido con el T .
2
La ligera disminución del pH a la salida del
Fotobiorreactor se experimenta debido a la
formación de ácido carbónico debido al CO (Ding
2
et al., 2020). Jasni et al. (2020) y Srinuanpan et al.
(2020) sostienen que si el flujo de CO es mayor
2
que el consumo por las microalgas, se incrementa
la acidez. Diversas investigaciones han remarcado
el potencial de las MA en la eliminación de los
nutrientes, lo que conduce a una reducción en las
concentraciones de DQO y DBO (Mata et al.,
2012; Al-Amshawee et al., 2020; Zabed et al.,
2020).
Respecto a CO , la mayor depuración de este gas
2
significa un mayor potencial del biogás, la que se
refleja en el tratamiento T con 25,5% de
2
T (0 L de microalgas (MA), 60 L de agua). T (1,1.L MA, 60 L de agua y 50 mL biol). T (3,3 L MA, 60 L de agua y 100 mL
0: 1; 2:
biol). T (6,6 L MA, 60 L de agua y 150 mL biol). La prueba de Tukey a un nivel de alfa = 0,05 muestra que existen diferencias
3:
significativas entre los tratamientos cuando se presentan letras minúsculas diferentes.
DISCUSIÓN
The Biologist (Lima). Vol. 18, Nº1, jan - jun 2020
Biological purication of biogas
142
concentración de CO . Los resultados fueron
2
similares a Han et al. (2012) quienes buscaron fijar
el CO con C. vulgaris; y a Ho et al. (2011) quienes
2
encontraron una mayor tasa de fijación de CO con
2
C. vulgaris.
El principal objetivo al obtener el biogás es que
presente CH con una mayor concentración, y para
4
ello debe eliminarse el CO . Una de las formas más
2
fáciles es su absorción en agua donde quedan
retenidas debido a las diferencias de polaridad
entre ellas, mientras el CH no se ve afectado, pues
4
es bastante apolar. Es importante saber que la
solubilidad del CO en agua depende de la presión,
2
de la temperatura y del pH (Carrillo, 2019).
Los macronutrientes son fundamentales para las
-1
MA, son medidos en g·L y tienen como propósito
la síntesis de compuestos celulares que hacen parte
de la configuración MA (Chisti, 2007). En nuestra
investigación se utilizó como nutriente al Biol en
volumen de 0,1 L procedente del lodo de la planta
extractora de aceite de palma. No fueron
considerado los factores físicos y químicos del
medio en solución, siendo estos muy importante
para el trabajo eficiente de las MA (Qin, 2005;
Shahid et al., 2019), debido a que dependen de
éstos para la adecuada fijación de CO . Asimismo,
2
debe tomarse en cuenta los parámetros físicos
como intensidad lumínica, temperatura, pH y
fotoperiodo porque pueden perjudicar el
comportamiento de las MA. Estas variables son
importantes desde el punto de vista técnico,
medioambiental y social cuando se emplean
membranas vítreas para purificar biogás, debido a
que ofrecen ventajas para disminuir el contenido de
H S presente en el biogás (Ortega-Viera et al.,
2
2016).
La mayor Concentración de CH fue obtenida con
4
el tratamiento T con 74,5%. Se ha utilizó
2
tecnología de membranas para la eliminación de O
2
y N durante el acondicionamiento de biogás en
2
Fotobiorreactores de MA, encontrando
concentraciones medias de 95,22% para el CH
4
(Domínguez, 2019). Nuestros resultados fueron
ligeramente superiores a los registrados por
González (2015), que en su investigación sobre
limpieza de biogás con MA, encontró una
concentración de CH por encima del 90% durante
4
todo el proceso. Nuestros resultados muestran que
el O está por debajo de 0,5%, mientras que el N y
2 2
el CO están en una proporción mayor pero también
2
por debajo del 5%, lo que aumentaría la eficiencia
del biogás. Respecto al H S es prácticamente nulo
2
durante todo el proceso en el periodo de 0 a 10 días
y de 10 a 60 días de evaluación respecto a la fijación
de CO y aumento de la concentración CH .
2 4
Carrillo (2019) señala que el H S debe ser
2
eliminado antes de ser usado, debido a que uno de
los productos de su combustión (SO ) ocasiona
2
causa lluvias ácidas.
López-Hernández et al. (2017) mencionan que en
el proceso de purificación biológica del biogás, las
bacterias utilizan el CO como fuente de carbono y
2
en presencia de oxigeno son capaces de oxidar el
sulfuro de hidrógeno, el sulfato y otros compuestos
de azufre (Udaiyappan et al., 2020). Cortés-
C a s t i l l o ( 2 0 1 9 ) p u r i f i c ó b i o g á s c o n
microorganismos metanógenos hidrogenotróficos
(Arqueas), y encontró un buen consumo de
Hidrógeno y CO , que favorecen la producción de
2
CH .
4
El mayor poder calorífico obtenido para el
-3
tratamiento biológico con MA fue de 7049 kcal·m ,
valores que muestran una mejora de la calidad del
biogás y un tanto su acercamiento a biometano o
GLN (gas natural comprimido) (Gutiérrez et al.,
2012). Un biogás de calidad contiene entre 50 a
80% de gas CH en su composición y un poder
4-3
calorífico de 5000 a 6000 kcal·m , siendo nuestros
resultados, ligeramente superiores a estos
registros.
En la práctica el poder calorífico obtenido es
teórico, mientras que el poder calorífico real se
obtiene con pruebas directas en motores de
combustión interna con entrada dual (biogás y
gasolina). Cambero (2018) registró en motores de
combustión interna un biogás con 53% de metano,
-3
con un poder calorífico real de 378,33 kcal·m de
biogás. Escobedo de Ln (2011), obtuvo un
biogás como combustible alterno en motores de
combustión interna encendidos por chispa, el cual
puede ser aprovechado para el funcionamiento de
los motores de cuatro tiempos debido a que los
motores de dos tiempos no se pueden adaptar a
biogás. El combustible debe ir mezclado con el
aceite que lubrica las partes móviles del motor;
mientras que el biogás purificado obtenido del
tratamiento químico y biológico puede ser
utilizado en la cocción de alimentos, en
The Biologist (Lima). Vol. 18, Nº1, jan - jun 2020
Panduro-Pisco et al.
143
iluminación, y en la conversión a energía eléctrica
o su uso como combustible en vehículos. Moreno
(2014) recomienda que otro uso que se le puede dar
al biogás, es la inyección a la red de gas natural o la
conversión en GNC para su utilización en
vehículos.
En conclusión el tratamiento biológico con MA
para la remoción de CO , fue mejor en el T de 3,3 L
2 2
de MA, 60 L de agua y 100 mL de Biol, llegando a
una concentración de 25,5% de CO . El T fue el
2 2
mejor al obtener los mejores valores de metano
(74,5%) y de poder calorífico (7049 kcal).
A Universidad Nacional de Ucayali-UNU,
ejecutora y financiadora principal del proyecto
“Obtencn de biometano a partir del biogás
procedente de lodos de la planta extractora de
aceite de Palma, Ucayali - 2019” dentro del cual se
ha desarrollado el presente estudio. A la Empresa
de Investigación e Innovación Negocios
Amazónicos Sustentables EIRL - NEGASUS,
ejecutora, colaboradora y co-financiadora del
proyecto "Obtención de biometano a partir del
biogás procedente de lodos de la planta extractora
de aceite de palma, Ucayali - 2019”. A la Empresa
Agroindustrial Industrias Oleaginosas Monte
Alegre INDOLMASA, por las facilidades,
espacio e insumo básico brindadas para el
desarrollo de la investigación. A Jesús Cotrina
Barrueta y Edward Edinson Rubina Arana, por su
apoyo en la ejecución fase de campo y revisión
final de informes del proyecto.
AGRADECIMIENTOS
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Al-Amshawee, S.K.; Yunus, M.Y. & Azoddein,
A.A. 2020. A review study of biofilm
bacteria and microalgae bioremediation for
palm oil mill effluent: possible approach.
IOP Conference Series: Materials Science
and Engineering, 736: Article 022034.
Benavente-Valdés, R.; Montanez, J.; Aguilar, C.;
Zavala, A. & Valdivia, B. 2012. Tecnología
d e c u l t i v o d e m i c r o a l g a s e n
Fotobiorreactores. Acta Química Mexicana,
4: 1-12.
Brar, A.; Kumar, M.; Singh, R.P.; Vivekanand, V. &
Pareek, N. 2020. Phycoremediation coupled
biomethane production employing sewage
wastewater: Energy balance and feasibility
analysis. Bioresource Technology, 308:
Article 123292.
Cambero, M.R. 2018. Potencial de generación
eléctrica con biogás a partir de efluente de
la planta extractora de aceite de Palma
INDOLMASA, Distrito de Neshuya, región
Ucayali. Pucallpa, Perú. Para optar el grado
de Magíster en Ciencias. Escuela de
Posgrado Universidad Nacional de Ucayali,
Perú.
Carrillo, J.M. 2019. Estudio básico del biogás y
nuevas tecnologías para producirlo en la
actualidad. Trabajo de fin de grado en
In g enie ría I ndus tria l. Universidad
Politécnica de Cartagena. Escuela Tecnica
Superior de Ingeniería Industrial.
Cartagena.
CE (Concorchem Envitech). 2020. Desulfuración
del biogás mediante procesos biológicos:
una alternativa eficiente, económica. y
s o s t e n i b l e . In ge niería Ambient al .
Tratamiento de aguas residuales, Efluentes y
Aire al Servicio del Medio Ambiente. En:
https://blog.condorchem.com/desulfuracio
n - d e l - b i o g a s - m e d i a n t e - p r o c e s o s -
biologicos-una-alternativa-eficiente-
economica-y-sostenible/
Cheah, Y.W.; Show, P.L.; Yap, Y.J.; Zaid, H.F.M.;
Lam, M.K.; Lim, J.W.; Ho, Y.C. & Tao, Y.
2020. Enhancing microalga Chlorella
sorokiniana CY-1 biomass and lipid
production in palm oil mill effluent (POME)
using novel-designed photobioreactor.
Bioengineered, 11: 61-69.
Chisti, Y. 2007. Biodiesel from microalgae.
Biotechnology Advances, 25, 294-306.
Cortés-Castillo, M. 2019. Purificación biológica
d e b i o g á s p o r m i c r o o r g a n i s m o s
metanógenos hidrogenotróficos. Tesis de
Maestría en Ciencias Ambientales. Instituto
Potosino de Investigación Científica y
Tecnológica, A.C. IPICYT. San Luis de
Potosí. México.
Ding, G.T.; Yasin, N.H.M.; Takriff, M.S.;
Kamarudin, K.F.; Salihon, J.; Yaakob, Z. &
The Biologist (Lima). Vol. 18, Nº1, jan - jun 2020
Biological purication of biogas
144
Hakimi, N.I.N.M. 2020. Phycoremediation
of palm oil mill effluent (POME) and CO
2
fixation by locally isolated microalgae:
Chlorella sorokiniana UKM2, Coelastrella
sp. Journal of Water Process Engineering,
35: 101202.
Domínguez, C.L. 2019. Tecnología de membranas
para la eliminación de O2 y N2 durante el
a c o n d i c i o n a m i e n t o d e b i o g á s e n
f o t o b i o r re a c t o re s d e m i c ro a l g a s .
Universidad de Valladolid. Máster en
Ingeniería Ambiental. Valladolid. España.
Doušková, I.; Kaštánek, F.; Maléterová, Y.;
Kaštánek, P.; Doucha, J. & Zachleder, V.
2010. Utilization of distillery stillage for
energy generation and concurrent
production of valuable microalgal biomass
in the sequence: Biogas-cogeneration-
microalgae-products. Energy Conversion
and Management, 51: 606-611.
Elystia, S.; Muria, S.R. & Erlangga, H.F. 2020.
Cultivation of Chlorella pyrenoidosa as a
raw material for the production of biofuels in
palm oil mill effluent medium with the
addition of urea and triple super phosphate.
Environmental Health Engineering and
Management Journal 2020, 7: 1–6.
Emparan, Q.; Jye, Y.S.; Danquah, M.K. & Harun,
R. 2020. Cultivation of Nannochloropsis sp.
microalgae in palm oil mill effluent (POME)
media for phycoremediation and biomass
production: Effect of microalgae cells with
and without beads. Journal of Water Process
Engineering, 33: Article 101043.
Engineering, A. 2020. Efluentes extracción aceites
d e p a l m a a f r i c a n a . O b t e n i d o d e
w w w . a q u a l i m p i a . c o m :
https://www.aqualimpia.com/biodigestores
/pome-palma-efluentes/
Escobedo de León, J.R. 2011. Biogas como
combustible alternativo para tma estufa y un
motor de un cilindro ciclo Otto. Tesis para
obtener el Título Profesional de Ingeniero
Mecánico. Universidad de San Carlos de
Guatemala. Guatemala.
González, Á. 2015. Limpieza de biogás en
Fotobi orreacto res de mic roalgas y
bacterias. Grado de Ingeniería Química,
Ingeniería Química y Tecnología del Medio
Ambiente. Escuela de Ingenierías
Industriales, Universidad de Valladolid -
España.
González-Céspedes, A. 2016. Cultivos de
microalgas a gran escala: sistemas de
p r o d u c c i ó n . E s p a ñ a . F i c h a s d e
Tr ans fer enc ia , C a ja mar, N ego cio
Agroalimentario Cooperativo: 1-16.
Gutiérrez, G.; I. Mondaca; M. Meza; A. Félix; J.
Balderas & P. Gortáres. 2012. Biogás: una
alternativa ecológica para la producción de
energía. Ide@s CONCYTEG, 7: 881-894.
Han, W. & Li, C., Miao, X. & Yu, G. 2012. A Novel
miniature culture system to screen CO -
2
sequestering microalgae. Energies, 5: 4372-
4389.
Herrero, J. 2008. Biodigestores Familiares, Guía
de Diseño y Manual de Instalación. Bolivia:
GTZ - Energía.
Ho, S.H.; Chen, C.Y.; Lee, D.J. & Chang, J.S. 2011.
Perspectives on microalgal CO -emission
2
m i t i g a t i o n s y s t e m s - A r e v i e w.
Biotechnology Advances, 29: 189-198.
Jasni, J.; Arisht, S.N.; Yasin, N.H.M.Y.; Abdul,
P.M.; Lin, S.K.; Liu, C.M.; Wu, S.Y.; Jahim,
J.M. & Takriff, M.S. 2020. Comparative
toxicity effect of organic and inorganic
substances in palm oil mill effluent (POME)
using native microalgae species. Journal of
Water Process Engineering, 34: Article
101165.
Kao, C.Y.; Chiu, S.Y.; Huang, T.T.; Dai, L.; Hsu,
L.K. & Lin, C.S. 2012. Ability of a mutant
strain of the microalga Chlorella sp. to
capture carbon dioxide for biogas
upgrading. Applied Energy, 93: 176-183.
Lloja-Meléndez, J.D. 2018. Calidad del biogas a
partir del efluente de laplanta extractora de
aceite de palma a nivel piloto en “industrias
o l e a g i n o s a s m o n t e a l e g r e S . A .
(INDOLMASA), Distrito de Neshuya,
Departamento de Ucayali; noviembre del
2017. Tesis para título de ingeniero
Ambiental. Universidad Nacional de
Ucayali. Pucallpa-Perú.
López-Hernández, J.E.; Ramírez-Higareda, B.L.;
Gomes-Cabral, C.B. & Morgan-Sagastume,
J.M. 2017. Guía técnica para el manejo y
aprovechamiento de biogás en plantas de
tratamiento de aguas residuales. Programa
Aprovechamiento Energético de Residuos
er
Urbanos en México. 1 Ed. Cooperación
Alemana al Desarrollo Sustentable en
México.
Mann, G.; Schlegel, M.; Schumann, R. &
The Biologist (Lima). Vol. 18, Nº1, jan - jun 2020
Panduro-Pisco et al.
145
Sakalauskas, A. 2009. Biogas-conditioning
with microalgae. Agronomy Research, 7:
33-38.
Martin, F.P.H. 2010. Op t im i z at i on o f
photobioreactor for astaxanthin production
in Chlorella zofingiensis. Master's Theses
(Open). National University of Singapore.
Mata, T.; Melo, C.A.; Simões, M. & Caetano, N.S.
2012. Parametric study of a brewery effluent
treatment by microalgae Scenedesmus
obliquus. Bioresource Technology, 107:
151-158.
MINAM (Ministerio del Ambiente). 2019.
Inventario Nacional de Gases de Efecto
Invernadero del año 2014. Lima-Peru.
Ministerio del ambiente.
Moreno, B. 2014. Purificación de biogás con
tecnologías de producción limpia. Santa Fe,
Argentina. Universidad Nacional del
Litoral, Facultad de Ingeniería Química.
Ortega-Viera, L.; Rodríguez-Muñoz, S.;
Fernández-Santana, E.; Martínez-Ramírez,
Y.; Crespo-Artigasa, A. & Viera-Gallardo, Y.
2016. Membranas vítreas empleadas en la
purificación de biogás. Boletín de la
Sociedad Española de Cerámica y Vidrio,
55: 24-28.
Qin, J. 2005. Bio-hydrocarbons from algae:
impacts of temperature, light and salinity on
algae growth. A report for the Australian
Rural Industries Research and Development
Corporation. Rirdc. pp. 1-18.
Quesada, R.: Salas, N.: Arguedas, M. & Botero, R.
2007. Generación de energía eléctrica a
partir de biogás. Tierra tropical, 3: 227-235.
Rawat, I.; Ranjith-Kumar, R.; Mutanda, T. & Bux,
F. 2011. Dual role of microalgae:
Phycoremediation of domestic wastewater
and biomass production for sustainable
biofuels production. Applied Energy, 88:
3411-3424.
Shahid, A.; Malik, S.; Zhu, H.; Xu, J.; Nawaz,
M.Z.; Nawaz, S.; Alam, M.A. & Mehmood,
M.A. 2020. Cultivating microalgae in
wastewater for biomass production,
pollutant removal, and atmospheric carbon
mitigation; a review. Science of the Total
E n v i r o n m e n t ,
doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135303
Sialve, B.; Bernet, N. & Bernard, O. 2009.
Anaerobic digestion of microalgae as a
necessary step to make microalgal biodiesel
sustainable. Biotechnology Advances, 27:
409- 416.
Srinuanpam, S.; Cheirsilp, B. & Asyraf, M. 2020.
Oleaginous microalgae cultivation for
biogas upgrading and phytoremediation of
wastewater. Chapter 5. En Microalgae
Cultivation for Biofuels Production. Yousuf,
A. (ed.). pp. 69-82. Elsevier B.V.
ScienceDirect. London. UK.
Udaiyappan, A.F.M.; Hasan, H.A.; Takriff, M.S.;
Abdullah, S.R.S.; Maeda, T.; Mustapha,
N.A.; Yasin, N.H.M. & Hakimi, N.I.N.M.
2020. Journal of Water Process Engineering,
35: Article 101203.
Varnero, M.T.; Carú, M.; Galleguillos, K. &
Achondo, P. 2012. Tecnologías disponibles
para la purificación de Biogás usado en la
Generación Eléctrica. Información
tecnológica, 23: 31-40.
Zabed, H.M.; Akter, S.; Yun, J.; Zhang, G.; Zhang,
Y. & Qi, X. 2020. Biogas from microalgae:
Technologies, challenges and opportunities.
Renewable and Sustainable Energy
Reviews, 117: Article 109503.
Received April 10, 2020.
Accepted May 12, 2020.
The Biologist (Lima). Vol. 18, Nº1, jan - jun 2020
Biological purication of biogas