Language
Country/Area
No result found
El misterioso viaje de la digestión anaeróbica: ¿Cómo muestran los microorganismos sus talentos en un ambiente sin oxígeno?
La digestión anaeróbica es un proceso sorprendente en el que los microorganismos son capaces de degradar eficientemente materiales biodegradables en un ambiente libre de oxígeno. Como biotecnología importante, la digestión anaeróbica se puede utilizar en la industria o en el hogar para ayudar a gestionar los desechos y producir combustible. Ya sea que se utilice en la fermentación de alimentos y bebidas o en fermentaciones caseras, la digestión anaeróbica cumple constantemente sus funciones.
El proceso de digestión anaeróbica puede ocurrir naturalmente en algunos suelos y sedimentos de lagos y océanos, y a menudo se lo denomina "actividad anaeróbica".
Este proceso pasa por cuatro etapas principales: hidrólisis, acidificación, acetación y generación de metano. El primer paso en la digestión anaeróbica es la hidrólisis del material de entrada por parte de las bacterias, convirtiendo los polímeros orgánicos insolubles (como los carbohidratos) en derivados solubles que pueden ser utilizados por otras bacterias. Luego, las bacterias generadoras de ácido convierten los azúcares y los aminoácidos en dióxido de carbono, hidrógeno, amoníaco y ácidos orgánicos. En la siguiente fase de acetogénesis, las bacterias convierten estos ácidos orgánicos nuevamente en ácido acético y nuevamente en otros compuestos como amoníaco, hidrógeno y dióxido de carbono. Finalmente, las arqueas metanogénicas convierten estos productos en metano y dióxido de carbono.
Este proceso no solo convierte los residuos en energía útil sino que también reduce las emisiones de gases de vertedero.
La digestión anaeróbica se utiliza especialmente en el tratamiento de aguas residuales y la gestión de residuos. Durante el proceso, el biogás generado se compone de metano, dióxido de carbono y otros gases traza "contaminantes". Este biogás se puede utilizar directamente como combustible, o introducirse en un generador de gas que combine calor y electricidad, o incluso actualizarse a biometano con una calidad casi natural. A medida que crece el interés en la reutilización de residuos, los gobiernos de muchos países, como el Reino Unido y Alemania, también están empezando a mostrar un mayor interés en la digestión anaeróbica.
El proceso de digestión anaeróbica
En la digestión anaeróbica, participan muchos microorganismos, incluidas las bacterias productoras de ácido acético y las arqueas productoras de metano. Estos microorganismos facilitan una serie de reacciones químicas al convertir la biomasa en biogás. En los sistemas anaeróbicos, la participación del oxígeno gaseoso está excluida por limitaciones físicas, y los organismos anaeróbicos utilizan otros aceptores de electrones además del oxígeno. Estos receptores pueden provenir del propio material orgánico o pueden ser suministrados por óxidos inorgánicos en el material de entrada.
Cuatro etapas principales
Las cuatro etapas clave de la digestión anaeróbica son la hidrólisis, la acidificación, la acetificación y la generación de metano. Juntas, estas etapas degradan bioquímicamente la materia orgánica como la glucosa en dióxido de carbono y metano. El siguiente es el proceso detallado de cada etapa:
Hidrólisis
Normalmente, la biomasa se compone de polímeros orgánicos de gran tamaño. Para que las bacterias de la digestión anaeróbica utilicen la energía de estos materiales, estas cadenas primero deben descomponerse en componentes más pequeños. Este proceso, llamado hidrólisis, descompone moléculas orgánicas complejas en azúcares, aminoácidos y ácidos grasos simples.
Acidificación
La acidificación es un proceso biológico en el que los componentes restantes se degradan aún más por bacterias productoras de ácido. Durante esta etapa se forman subproductos como ácidos grasos volátiles, amoníaco, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Este proceso es similar a cómo la leche se vuelve agria.
Acetación
Durante la etapa de acetificación, las moléculas simples son degradadas aún más por bacterias productoras de ácido acético, produciendo en última instancia la mayor parte de dióxido de carbono e hidrógeno.
Generación de metano
La etapa final de la digestión anaeróbica es la producción de metano. En este proceso, las metanoarqueas utilizan intermediarios de etapas anteriores para convertirlos en metano y agua, y estos componentes constituyen la mayor parte del biogás producido en el sistema.
Diseño del digestor
Los digestores anaeróbicos pueden diseñarse en muchas configuraciones diferentes y clasificarse según diferentes modos de proceso, como por lotes o continuo. Los procesos continuos requieren diseños más complejos, pero dado que los procesos por lotes requieren más costos de construcción iniciales, los procesos continuos pueden ser más económicos en términos de costo. Los digestores se pueden dividir en procesos con alto y bajo contenido de sólidos dependiendo del contenido de sólidos a procesar. En términos generales, los procesos con bajo contenido de sólidos pueden tener contenidos de sólidos inferiores al 15%, mientras que los procesos con alto contenido de sólidos pueden tener contenidos de sólidos por encima de este nivel.
A medida que avanza la tecnología, algunos países como Alemania y Estados Unidos han comenzado a explorar nuevas estrategias de digestión anaeróbica, con el objetivo de mejorar aún más la eficiencia del proceso y, en última instancia, lograr una forma más sostenible de gestionar los residuos.
Estos desarrollos no sólo permiten reciclar residuos, sino que también promueven la utilización y el desarrollo de energías renovables.
La digestión anaeróbica es un viaje de sinergia sutil de microorganismos. Hay muchos misterios y potenciales ocultos en este proceso, que son dignos de nuestro estudio y exploración más profundos. ¿Podemos utilizar esta sabiduría de forma más inteligente en el futuro de los residuos y la energía?
