Evaluación de la biodigestión aplicada al tratamiento de residuos sólidos provenientes de la industria de cerveza artesanal en Mendoza, Argentina
Desde los años 90, la industria de cerveza de tipo artesanal se encuentra en permanente expansión tanto a nivel provincial como nacional. Durante su proceso productivo, se originan grandes cantidades de un residuo biomásico, conocido como “bagazo”. Un producto orgánico de estructura lignocelulósica...
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2022
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2022-08-19 |
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Bagazo Bagazo de cervecería Biodigestión Biodigestores Biofertilizantes Biogás Biol como biofertilizante Biomasa residual Cerveza artesanal Cervezas Digestores anaeróbicos Gases de efecto invernadero GEI Industria cervecera Mendoza (Argentina) Subproductos de cervecería Tratamiento de residuos |
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Ciencias ambientales |
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Co-director/a Director/a Ingeniería en Recursos Naturales Renovables Ingeniero/a en Recursos Naturales Renovables Integrante del jurado Integrante del jurado Integrante del jurado spa UNCuyo FCA |
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Desde los años 90, la industria de cerveza de tipo artesanal se encuentra en permanente expansión tanto a nivel provincial como nacional. Durante su proceso productivo, se originan grandes cantidades de un residuo biomásico, conocido como “bagazo”. Un producto orgánico de estructura lignocelulósica con gran hidratación. Consecuentemente, la presión sobre el ambiente en lo que a contaminación se refiere, irá en aumento si no es llevado a cabo un correcto tratamiento del mismo.
Para minimizar el impacto que puede tener un proceso agroindustrial como el descripto, se puede fomentar la utilización de fuentes energéticas que aprovechen la biomasa. Esto permite transformar elementos que son considerados como desechos en una primera instancia, en subproductos que serán aprovechados. Es por eso que el presente trabajo tiene como objetivo llevar a cabo un análisis de viabilidad de la tecnología de biodigestión como un sistema de tratamiento de residuos sólidos en la industria de cerveza artesanal.
En esta tesis, se hace énfasis en el estudio del Potencial de Biometanizacion (BMP) del bagazo de cerveza con dos inóculos diferentes (guano de gallina ponedora y de cerdo de corral). También se analiza la viabilidad del biol resultado de la biodigestión a escala batch como uso fertilizante. Por último, se propone el diseño de un biodigestor que trate la totalidad de residuos generados en una cervecería artesanal ubicada en Maipú, provincia de Mendoza. Mediante la utilización del mismo, se calculó la disminución de emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) que se produciría debido al reemplazo de Gas Licuado de Petróleo (GLP) por biogás, en la cervecería artesanal presentada.
Los resultados de la biodigestión batch del bagazo de cerveza para un tiempo de ensayo de 31 días, uso de dos cosustratos diferentes, 0,350 l de reacción y 5% de dilución en Sólidos Totales (%ST), muestran que los potenciales de biometanización son prácticamente iguales, con valores correspondientes de 80,5 (ml de biogás/g ST) con el cosustrato aviar, y de 80,4 (ml de biogás/g ST) con el cosustrato porcino.
El ensayo “Toxicidad aguda con semillas de Lechuga (Lactuca sativa)” brinda información sobre cuán perjudicial en la salud vegetal puede ser un elemento líquido. En este caso se evaluaron los bioles generados de la biodigestión a escala batch a diferentes diluciones. Obteniendo como resultado que el bagazo inoculado con guano de gallina al 10%, es más favorable en la elongación radical y del hipocótilo, con una Germinación Relativa GR (%) de 78,7 %, un Largo de Germinación Relativa ER (%) de 94,8 % y un Índice de Germinación IG (%) de 74,7 %, por lo tanto, una toxicidad moderada. En cambio, con el cosustrato porcino en cualquiera de las diluciones usadas, no se produjeron buenas características germinativas, obteniendo en todas las disoluciones toxicidades severas.
Por último, se determinó que un biodigestor que trate la totalidad de los residuos generados por la cervecería artesanal estudiada, con un esquema de producción de 870 l de cerveza por lote y una variación productiva que va de 7 a 13 cocciones mensuales, según la estación del año, debería tener un volumen de reacción de 73,2 m3. Produciendo un reemplazo energético de 17,7 % de la fuente convencional de GLP por biogás, en el lapso de un año. Debido a esto, se calculó una potencial disminución de 2876,2 kg CO2EQ de GEI por año. Lo que representa grandes beneficios de tipo ambiental, pero la factibilidad de su implementación se ve reducida, por la considerable inversión que debería realizar el productor para construir una planta de biogás de tales dimensiones y tecnología. Since the 1990s, the craft beer industry has been in permanent expansion at both provincial and national level. During its production process, large quantities of biomass waste are generated. Which is known as Brewer Spent Grain (BSG), this is an organic product with a lignocellulosic structure and high hydration. The pressure on the environment in terms of pollution will consequently increase if it is not correctly treated. In order to minimise the impact of an agro-industrial process such as the one described, the use of energy sources that make use of biomass can be encouraged by transforming elements that are considered waste in the first instance into useful products that will be used. That is why the present work seeks to investigate the feasibility of anaerobic digestion technology as a solid waste treatment system in the craft beer industry. In this study, emphasis is placed on the study of Biomethanes Potential (BMP) of Brewer Spent Grain (BSG), with two different inoculums (chicken manure and pig manure). It also analyses the viability of the biol resulting from anaerobic digestion at batch scale as a fertiliser. In addition, it is proposed the design of a biodigester to treat all the waste generated in a craft brewery located in Maipú, Mendoza province. Finally, it was calculated the reduction of Greenhouse Gas (GHG) emissions due to the replacement of Liquefied Petroleum Gas (LPG) in the craft brewery presented. The results of the batch biodigestion of Brewer Spent Grain (BSG) for a test time of 31 days, using two different cosubstrates, 0.350 l reaction and 5% dilution in Total Solids (%ST), show that the BMP are almost equal with corresponding values of 80.5 (ml biogas/g ST) with the chicken manure as cosubstrate, and 80.4 (ml biogas/g ST) with the porcine manure as cosubstrate. The test "Toxicity with lettuce seeds (Lactuca sativa)", provides information on how detrimental a liquid element can be to plant health. In this case, the biol generated from batch-scale anaerobic digestion at different dilutions, showed that the resultant brewer spent grain inoculated with 10% chicken manure is more favourable for root and hypocotyl elongation. This resulted in a Relative Germination Percentage GR (%) of 78.7 %, a Relative Germination Length ER (%) of 94.8 % and a Germination Index Percentage IG (%) of 74.7 %. Thus, it represents a moderate toxicity. In contrast, biols products of BSG and the porcine inoculum in any other dilution used, did not show good germination characteristics, causing in all severe toxicities. Finally, it was determined a biodigester to treat all the waste generated by the craft brewery studied, with a production scheme of 870 l of beer per batch and a production variation ranging from 7 to 13 brews per month (depending on the season of the year). The result shown that it should have a reaction volume of 73.2 m3 and it will produce an energy replacement of 17,7 % of the conventional LPG source by biogas, within one year. Due to this, a potential decrease of 2876,2 kg CO2EQ of GHG per year was calculated. This represents significant environmental benefits, but the feasibility of its implementation is reduced due to the considerable investment that the producer would have to make to build a biogas plant of such dimensions and technology. |
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Facultad de Ciencias Agrarias |
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Guisasola, Agustín Alejandro |
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Hidalgo, Andrea Indiveri, María Elisa Martín, José Nicolás Reynoso, Martín Spano, Natalia |
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Desde los años 90, la industria de cerveza de tipo artesanal se encuentra en permanente expansión tanto a nivel provincial como nacional. Durante su proceso productivo, se originan grandes cantidades de un residuo biomásico, conocido como “bagazo”. Un producto orgánico de estructura lignocelulósica con gran hidratación. Consecuentemente, la presión sobre el ambiente en lo que a contaminación se refiere, irá en aumento si no es llevado a cabo un correcto tratamiento del mismo.
Para minimizar el impacto que puede tener un proceso agroindustrial como el descripto, se puede fomentar la utilización de fuentes energéticas que aprovechen la biomasa. Esto permite transformar elementos que son considerados como desechos en una primera instancia, en subproductos que serán aprovechados. Es por eso que el presente trabajo tiene como objetivo llevar a cabo un análisis de viabilidad de la tecnología de biodigestión como un sistema de tratamiento de residuos sólidos en la industria de cerveza artesanal.
En esta tesis, se hace énfasis en el estudio del Potencial de Biometanizacion (BMP) del bagazo de cerveza con dos inóculos diferentes (guano de gallina ponedora y de cerdo de corral). También se analiza la viabilidad del biol resultado de la biodigestión a escala batch como uso fertilizante. Por último, se propone el diseño de un biodigestor que trate la totalidad de residuos generados en una cervecería artesanal ubicada en Maipú, provincia de Mendoza. Mediante la utilización del mismo, se calculó la disminución de emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) que se produciría debido al reemplazo de Gas Licuado de Petróleo (GLP) por biogás, en la cervecería artesanal presentada.
Los resultados de la biodigestión batch del bagazo de cerveza para un tiempo de ensayo de 31 días, uso de dos cosustratos diferentes, 0,350 l de reacción y 5% de dilución en Sólidos Totales (%ST), muestran que los potenciales de biometanización son prácticamente iguales, con valores correspondientes de 80,5 (ml de biogás/g ST) con el cosustrato aviar, y de 80,4 (ml de biogás/g ST) con el cosustrato porcino.
El ensayo “Toxicidad aguda con semillas de Lechuga (Lactuca sativa)” brinda información sobre cuán perjudicial en la salud vegetal puede ser un elemento líquido. En este caso se evaluaron los bioles generados de la biodigestión a escala batch a diferentes diluciones. Obteniendo como resultado que el bagazo inoculado con guano de gallina al 10%, es más favorable en la elongación radical y del hipocótilo, con una Germinación Relativa GR (%) de 78,7 %, un Largo de Germinación Relativa ER (%) de 94,8 % y un Índice de Germinación IG (%) de 74,7 %, por lo tanto, una toxicidad moderada. En cambio, con el cosustrato porcino en cualquiera de las diluciones usadas, no se produjeron buenas características germinativas, obteniendo en todas las disoluciones toxicidades severas.
Por último, se determinó que un biodigestor que trate la totalidad de los residuos generados por la cervecería artesanal estudiada, con un esquema de producción de 870 l de cerveza por lote y una variación productiva que va de 7 a 13 cocciones mensuales, según la estación del año, debería tener un volumen de reacción de 73,2 m3. Produciendo un reemplazo energético de 17,7 % de la fuente convencional de GLP por biogás, en el lapso de un año. Debido a esto, se calculó una potencial disminución de 2876,2 kg CO2EQ de GEI por año. Lo que representa grandes beneficios de tipo ambiental, pero la factibilidad de su implementación se ve reducida, por la considerable inversión que debería realizar el productor para construir una planta de biogás de tales dimensiones y tecnología. |
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