Tecnologías avanzadas de simulación de compostaje: una revisión sistemática de marcos metodológicos y aplicaciones

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Ambiental; Ingeniería Bioquímica; Ciencia Computacional

Sus antecedentes:

• Los sistemas convencionales de compostaje presentan limitaciones técnicas debido a sustratos complejos y dinámicas bioquímicas no lineales, lo que conduce a una eficiencia inestable.
• Los enfoques computacionales ofrecen simulación avanzada de procesos para optimizar los sistemas de compostaje y mejorar el rendimiento.
• La gestión de residuos orgánicos requiere una mayor eficiencia y sostenibilidad ambiental.

Objetivo del estudio:

• Analizar críticamente las metodologías de simulación para sistemas de compostaje.
• Comparar los enfoques de modelización cinética de reacción, dinámica de fluidos computacional (CFD) y aprendizaje automático.
• Aclarar el posicionamiento, los límites y la integración interdisciplinaria de estos métodos de simulación.

Principales métodos:

• Análisis crítico exhaustivo de las metodologías de simulación.
• Revisión de la modelización cinética de reacción, simulaciones CFD multifásicas y aprendizaje automático.
• Examen de los fundamentos teóricos, ventajas y limitaciones de cada enfoque.

Principales resultados:

• Los modelos de cinética de reacción ofrecen interpretabilidad mecanicista.
• Las simulaciones CFD proporcionan representación de campos multifísicos.
• El aprendizaje automático se destaca en la modelización basada en datos.
• Cada método tiene una aplicabilidad y una lógica de modelización distintas.

Conclusiones:

• El avance de las tecnologías de simulación promete una gestión optimizada de los residuos orgánicos y una mayor eficiencia de los recursos.
• Las futuras direcciones de investigación incluyen la modelización acoplada multifísica y las arquitecturas de gemelos digitales.
• Esta revisión apoya el control de precisión en el compostaje industrial para el tratamiento inteligente de residuos y los objetivos de la economía circular.