Analysis of responses

Como las bacterias no son capaces de asimilar la materia orgánica particulada, una prime-

ra fase del proceso de digestión anaeróbica consiste en la hidrólisis del material particulado complejo (polímeros) en sustancias solubles más simples (moléculas menores), las cuales pueden atravesar las paredes celulares de las bacterias fermentativas. Esta conversión de material particulado en sustancias solubles, se consigue por la acción de enzimas excretadas por las bacterias fermentativas hidrolíticas. En anaerobiosis la hidrólisis de los polímeros gene-

ralmente ocurre en forma lenta, siendo varios los factores que pueden afectar la tasa en que el sustrato es hidrolizado:

� Temperatura operacional del reactor

� Tiempo de residencia del sustrato � Composición del sustrato

� _{Tamaño de las partículas} � pH del medio

� Concentración de NH4+ - N

� Concentración de los productos de hidrólisis

Los polímeros que son degradados en la etapa de hidrólisis son:

� Proteínas � Lípidos

La degradación se produce de la siguiente forma: La degradación se produce de la siguiente forma:

Proteínas  Péptidos  Aminoácidos Lípidos  Ácidos grasos

Hidratos de carbono  Azúcares solubles (mono y disacáridos)  Alcoholes

Acidogénesis

Los productos solubles provenientes de la fase de hidrólisis son metabolizados en el inte-

rior de las células de bacterias fermentativas, siendo convertidos en distintos compuestos más simples los cuales son excretados por las células. Los compuestos producidos incluyen ácidos grasos volátiles (A.G.V.), alcoholes, ácido láctico y compuestos minerales tales como dióxido de carbono, hidrógeno, amoníaco, sulfuro de hidrógeno, como así también nuevas células bacterianas. Como los ácidos grasos volátiles son los principales productos de los organismos fermentativos, estos son generalmente llamados bacterias fermentativas acidogéni- cas. La fermentación acidogénica es realizada por un grupo diversiicado de bacterias de las

cuales la mayoría son anaeróbicas estrictas.

ACETOGÉNESIS

Las bacterias acetogénicas son responsables de la oxidación de los productos generados en

la fase acidogénica en sustratos apropiados para las bacterias metanogénicas. De esta forma, las bacterias acetogénicas forman parte de un grupo metabólico intermediario que produce sustrato para las metanogénicas.

Este proceso convierte los productos de la etapa anterior (acidogénesis) en compuestos que actúan como sustratos para la producción de: metano, acetato, hidrógeno y dióxido de carbono.

Durante la formación de los ácidos acéticos y propanoico, se forma una gran cantidad de hidrógeno, como se dijo más arriba, haciendo que el valor del pH en el medio acuoso, decrezca. Hay dos maneras por las cuales el hidrógeno es consumido por el medio:

� A través de las bacterias metanogénicas, que utilizan el hidrógeno y dióxido de carbo-

no par producir metano.

� A través de la formación de ácidos orgánicos, tales como el propanoico y butanoico,

ácidos estos formado por la reacción del hidrógeno con el dióxido de carbono y el ácido acético.

De todos los productos metabolizados por las bacterias acidogénicas, solamente el hidró-

geno y el acetato pueden ser utilizados directamente por la metanogénicas.

METANOGÉNESIS

Esta etapa aparece como limitante del proceso global de digestión, aunque a temperaturas menores de 20º C la hidrólisis resulta ser la etapa limitante.

La metanogénesis es la etapa inal del proceso de degradación anaeróbica de compuestos orgánicos en metano y dióxido de carbono por bacterias metanogénicas. Las metanogénicas

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utilizan solamente un limitado número de sustratos, comprendiendo ácido acético, hidró-

geno, dióxido de carbono, ácido fórmico, metano, metilaminas y monóxido de carbono. En función de sus ainidades por el sustrato y por la producción de metano, las bacterias metanogénicas son divididas en grupos principales, una que forma metano a partir de ácido acético o metanol, y un segundo grupo que produce metano a partir de hidrógeno y dióxi-

do de carbono:

�Bacterias acetotróicas. A partir de la reducción del ácido acético para dar metano. �Bacterias hidrogenotróicas. A partir de la reducción del dióxido de carbono para dar

metano.

Las bacterias acetotróicas que son capaces de producir metano a partir de acetato son los microorganismos predominantes de la digestión anaeróbica. Son los responsables de la produc-

ción del 60 al 70 % de la producción de metano, a partir del grupo metilo del ácido acético:

CH₃COOH  CH₄ + CO₂

Al contrario de las bacterias acetotróicas, prácticamente todas las especies conocidas de bacterias metanogénicas son capaces de producir metano a partir de hidrógeno y dióxido de carbono.

CO₂ + 4 H₂  CH₄ + 2 H₂O

Los diferentes grupos de bacterias que transforman la materia orgánica del aluente po-

seen, todas, acción catabólica y anabólica. De este modo, simultáneamente con la formación de los diferentes productos de la fermentación, se producen nuevas células.

Tanto las bacterias acetotróicas como las hidrogenotróicas son muy importantes en el mantenimiento de la digestión anaeróbica, ya que son responsables de consumir el hidróge-

no producido en las fases anteriores.

Además de las cuatro fases descriptas anteriormente, un proceso de digestión anaeróbica puede incluir además una quinta fase, dependiendo de la composición química de los resi-

duos que son tratados. Los residuos que contienen compuestos de azufre son sometidos a una fase de sulfatogénesis: reducción del sulfato y formación de sulfuro de hidrógeno.

SULFATOGÉNESIS

En esta etapa, el sulfato y otros compuestos conteniendo azufre son utilizados como aceptores de electrones durante la oxidación de los compuestos orgánicos. Durante este proceso, sulfatos, sulitos y otros compuestos azufrados, son reducidos a sulfuros, a través de un grupo de bacterias anaeróbicas estrictas, denominadas bacterias reductoras de sulfato o

bacterias sulforreductoras.

Las bacterias sulforreductoras son consideradas un grupo muy versátil de microorganis-

mos, capaces de utilizar una amplia gama de sustratos, incluido toda una serie de ácidos grasos volátiles, diversos ácidos aromáticos, hidrógeno, metanol, etanol, glicerina, azúcares, aminoácidos y varios grupos fenólicos.

Las bacterias sulforreductoras se dividen en dos grandes grupos: bacterias sulforreducto-

que oxidan los sustratos completamente hasta gas carbónico.

La secuencia de pasos descriptos hasta aquí se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Secuencia metabólica y grupos microbianos involucrados en la digestión anaeróbica.

DIGESTORES

Los digestores son tanques cerrados donde la materia orgánica y agua se transforma por acción de los microorganismos en un eluente no contaminante, biogás y un bioabono.

Los digestores se clasiican de distintas formas:

• Según el tipo de mezcla

1.

Manual

2.

Mecánico

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2.

Sin calefacción

• Según el número de cámaras de digestión

1.

Monofásico

2.

Bifásico

• Según el sistema de alimentación

1.

Continúo: se alimenta casi diariamente.

2.

Discontínuo: se carga una sola vez realizada la producción.

• Según su diseño

3.

Tipo hindú: campana gasométrica lotante. Es de tipo vertical y cuenta con una

campana que permite acumular el biogás y darle presión. En este caso es más