El biogás es una fuente de energía importante que desempeña un papel central en la revolución energética. A diferencia de la energía eólica o solar, el biogás se puede producir durante todo el día. ¿Podría acaso incluso producirse para satisfacer la demanda? Un equipo de científicos internacionales, incluidosmicrobiólogos del Centro Helmholtz de Investigación Ambiental UFZ, científicos de la Universidad de Aarhus e ingenieros de procesos de la Deutsches Biomasseforschungszentrum DBFZ, han estado estudiando la viabilidad de este tipo de producción flexible de biogás. Entre sus hallazgos, por ejemplo, está el descubrimientoque la producción de biogás se puede controlar alterando la frecuencia con la que se alimentan los reactores. Si los intervalos son más largos, se produce más biogás, según el artículo de los investigadores en el Microbiología Aplicada y Ambiental diario
La producción de biogás ha sido durante mucho tiempo una tecnología valiosa, ya que la alimentación constante de materias primas orgánicas como cultivos energéticos, estiércol, lodos de depuradora, cosechas y residuos de plantas ayuda a producir energía durante todo el día. La capacidad de producir energía a un ritmo constantees una clara ventaja sobre otras fuentes de energía renovables, como la energía eólica o solar, que dependen del viento o del sol para la producción. Como resultado de esta capacidad, Alemania tiene actualmente instaladas alrededor de 8,000 plantas de biogás, con una producción total de electricidad de aproximadamente 4,500megavatios. Alrededor del siete por ciento de la electricidad generada en Alemania ahora proviene de la biomasa. Se espera que en el futuro se produzca aún más electricidad a partir de esta fuente. Los científicos de la UFZ, la Universidad de Aarhus Dinamarca y el DBFZ tuvieron éxito enaumentando la producción de metano, el componente más valioso del biogás, hasta en un 14 por ciento en condiciones de laboratorio cuando los científicos agregaron el sustrato a la fermentacióntanque a intervalos de entre uno y dos días en comparación con el intervalo convencional de cada dos horas de alimentación.Los resultados fueron sorprendentes: "Alimentar el reactor con menos frecuencia resulta en un mayor rendimiento energético", resumió el Dr. Marcell Nikolausz, investigador de la UFZ en el Departamento de Microbiología Ambiental y autor correspondiente del estudio.
Los investigadores alimentaron dos reactores de 15 litros con granos secos de destilería con solubles DDGS en condiciones idénticas durante un período total de casi cuatro meses. DDGS es un subproducto de la producción de bioetanol utilizando granos con almidón. Los investigadores alimentaron un reactor conDDGS cada dos horas. El otro reactor se alimentó con la cantidad completa una vez al día, en un experimento, y una vez cada dos días en un segundo experimento. Los resultados fueron sorprendentes. Si la cantidad total de biomasa se alimentara al tanque de fermentación solouna vez al día, se produce un 14 por ciento más de metano y un 16 por ciento más de biogás total. Si el tanque se alimentaba cada dos días, el rendimiento de metano aumentaba en un 13 por ciento y el rendimiento de biogás aumentaba en un 18 por ciento.
Una explicación para esto podría ser que las mayores variaciones en las condiciones ambientales, particularmente la concentración fluctuante de sustrato, aumentaron la diversidad de la comunidad microbiana, dando lugar a grupos de bacterias más funcionales ". Esto le da a los microorganismos más formas de degradar elsustrato de manera más eficiente ", dijo el microbiólogo Nikolausz. Explicó que esto acelera la producción y proporciona a los microorganismos mejores condiciones para procesar la biomasa de manera más eficiente, especialmente los componentes que son difíciles de degradar.
Este enfoque de gestión de alimentación flexible no tiene ningún efecto negativo sobre la estabilidad del proceso de producción de biogás. Los investigadores lo probaron utilizando perfiles T-RFLP de los microorganismos. Este método puede usarse para verificar la huella genética de la comunidad debacterias y arqueas metanogénicas que convierten el material orgánico en biogás en el reactor En el caso de las bacterias que convierten los componentes complejos de la biomasa, como celulosa, almidón, lípidos y proteínas, en dióxido de carbono, hidrógeno y ácidos acéticos, en variosetapas, la composición de estas comunidades bacterianas varía en los diferentes regímenes de alimentación. Esto se debe a que las concentraciones de nitrógeno e hidrógeno de amonio varían, al igual que el valor del pH ". El ambiente en el reactor es más dinámico cuando se alimenta diariamente o cada dosdía. Esto crea nichos más funcionales, beneficiando a ciertas bacterias hidrolizadoras y productoras de ácido ", dijo Nikolausz. En contraste, la comunidad de arqueas metanogénicas, queich en la etapa final produce metano, agua y dióxido de carbono, se mantuvo estable.Independientemente de la frecuencia con la que el reactor fue alimentado con biomasa, el género Methanosarcina, con una proporción relativa de hasta el 83 por ciento de todos los metanógenos, fue constantemente dominante, seguido por el género Methanobacterium, que constituyó hasta el 31 por ciento de todos los metanógenos."Ambos géneros parecen adaptarse bien a las condiciones cambiantes", explicó Nikolausz.
La investigación sobre la producción flexible de biogás empleando el manejo de la alimentación todavía está en pañales. Los investigadores de UFZ planean profundizar en los resultados del estudio. Según Nikolausz, los resultados de la investigación ahora deben confirmarse mediante ensayos en reactores más grandes.El uso de otros sustratos también es un tema interesante. "Estamos ansiosos por ver si también podemos confirmar que se producen mayores cantidades de metano cuando se usa ensilaje de maíz o remolacha azucarera", dijo Nikolausz.
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Materiales proporcionado por Centro Helmholtz de Investigación Ambiental - UFZ . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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