Enhancing Energy Recovery in Form of Biogas, from Vegetable and Fruit Wholesale Markets By-Products and Wastes with Pretreatments

Abstract

Los residuos y subproductos de los mercados mayoristas de hortalizas y frutas son adecuados para la recuperación en forma de energía a través de la digestión anaeróbica, lo que permite la recuperación de residuos y su introducción en la economía circular. Esta idoneidad se debe a su composición, características estructurales y al proceso de generación de biogás, que es estable y sin inhibición. Sin embargo, se ha observado que la proporción de metano y el nivel de degradación del sustrato es bajo. Se decide estudiar si el efecto de los pretratamientos sobre el sustrato es beneficioso. Se estudian los pretratamientos de congelación, ultracongelación y liofilización. Se ha realizado una caracterización de los sustratos, se ha determinado la ruta de acción del pretratamiento, y se ha estudiado el proceso de digestión para calcular la generación de biogás, metano, hidrógeno y las proporciones entre estos. Asimismo, se ha realizado un análisis completo del proceso mediante el procesamiento de los datos con métodos matemáticos y estadísticos para obtener constantes de desintegración y niveles de degradación. Se ha observado que los tres pretratamientos tienen efectos positivos, al aumentar la solubilidad del sustrato, aumentar la porosidad y mejorar la accesibilidad de los microorganismos al sustrato. La generación de gases se incrementa considerablemente, alcanzando un enriquecimiento de metano del 59,751%. La congelación parece ser el mejor pretratamiento, ya que aumenta el nivel de biodegradación, la velocidad del proceso y la constante de desintegración en un 306%

Residues and by-products from vegetables and fruit wholesale markets are suitable for recovery in the form of energy through anaerobic digestion, allowing waste recovery and introducing them into the circular economy. This suitability is due to their composition, structural characteristics, and to the biogas generation process, which is stable and without inhibition. However, it has been observed that the proportion of methane and the level of degradation of the substrate is low. It is decided to study whether the effect of pretreatments on the substrate is beneficial. Freezing, ultrafreezing and lyophilization pretreatments are studied. A characterization of the substrates has been performed, the route of action of pretreatment determined, and the digestion process studied to calculate the generation of biogas, methane, hydrogen and the proportions among these. Also, a complete analysis of the process has been performed by processing the data with mathematical and statistical methods to obtain disintegration constants and levels of degradation. It has been observed that the three pretreatments have positive effects, when increasing the solubility of the substrate, increasing porosity, and improving the accessibility of microorganisms to the substrate. Generation of gases are greatly increased, reaching a methane enrichment of 59.751%. Freezing seems to be the best pretreatment, as it increases the biodegradation level, the speed of the process and the disintegration constant by 306%