Estrategia de pretratamiento en dos etapas: acoplamiento del disilicato de sodio con la hidrólisis térmica para...

Área de la Ciencia:

• Ciencias del medio ambiente
• Biotecnología
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• La digestión del lodo activado de residuos se ve obstaculizada por las sustancias poliméricas extracelulares recalcitrantes (EPS) y las envolturas celulares microbianas.
• El tratamiento eficiente de los lodos es crucial para la producción sostenible de bioenergía y la gestión de residuos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar un método innovador de pretratamiento dual que combine disilicato de sodio (SD) y hidrólisis térmica (TH) para mejorar la digestión anaeróbica de los residuos de lodos activados.
• Investigar los efectos sinérgicos de SD y TH en la biodegradabilidad de los lodos, el rendimiento de metano y la estructura de la comunidad microbiana.
• Evaluar las ventajas económicas y medioambientales de la estrategia de pretratamiento propuesta para la valorización de los lodos.

Principales métodos:

• Se aplicó un enfoque de pretratamiento dual que integraba disilicato de sodio (SD) con hidrólisis térmica (TH) a los residuos de lodo activado.
• Se midió el rendimiento de metano y se comparó con el lodo no tratado.
• Se analizaron los mecanismos de ruptura de los flocos de lodo, la composición de la comunidad microbiana y las actividades enzimáticas (proteasa, coenzima F420).
• Para evaluar la viabilidad económica se calcularon los costes de entrada de energía y los costes netos de tratamiento.

Principales resultados:

• El doble pretratamiento SD-TH aumentó significativamente el rendimiento de metano en un 93,3% (203 frente a 105 mL/g de sólidos volátiles) en comparación con el lodo no tratado.
• El pretratamiento SD interrumpió los flocos de lodo a través de la quelación de iones metálicos y los cambios de pH, mientras que TH lisó las células microbianas, liberando sustratos intracelulares.
• Se observó un enriquecimiento de las comunidades microbianas clave (Bacillota, Halobacteriota) y un aumento de las actividades enzimáticas (proteasa 3,7 veces, coenzima F420 6 veces).
• El método redujo el consumo de energía en un 38% y redujo el costo neto del tratamiento a 41,7 dólares por tonelada métrica de lodo, evitando las reacciones de Maillard.

Conclusiones:

• El doble pretratamiento sinérgico del disilicato de sodio y la hidrólisis térmica ofrece una estrategia práctica y eficaz para mejorar la digestión anaeróbica de los residuos de lodos activados.
• Este enfoque mejora significativamente la producción de metano y la biodegradabilidad de los lodos, presentando una vía viable para la recuperación sostenible de la bioenergía y la valorización de los lodos.
• El método demuestra considerables beneficios económicos y ambientales, incluida la reducción del consumo de energía y los costes de tratamiento, lo que lo hace ventajoso para la gestión de residuos.