Nombre del proyecto: Nuevo modelo matemático para el proceso de digestión anaerobia de agua residual vitivinícola acondicionada con cenizas.
Investigador a cargo: Gustavo Vargas Morales.
Departamento: Ingeniería Química.
Tipo de proyecto: FONDECYT POSTDOCTORADO.
Resumen del proyecto:
En la industria vitivinícola, uno de los principales residuos generados es el agua. Una forma muy interesante de recuperar parte del agua es su uso como sustrato para la digestión anaeróbica. Debido a su alto contenido orgánico, el agua residual vitivinícola requiere del uso de fuentes de elementos traza que permitan un desarrollo óptimo del proceso. Una fuente importante de elementos traza son las cenizas volantes. Éstas han mostrado efectos positivos tanto en residuos sólidos urbanos como en lodos residuales, pero no se han aplicado en aguas residuales vitivinícolas.
Por otro lado, el uso de reactores secuenciales discontinuos (Sequential batch reactor, SBR) es uno de las mejoras formas de tratar estas aguas, cuya característica principal es su estacionalidad. Si bien el uso de SBR para el agua residual vitivinícola ha sido propuesto con anterioridad, el uso de cenizas volantes en el proceso y la inclusión de esta mejora en el modelo cinético no han sido propuestos. La inclusión del efecto de las cenizas en la cinética de digestión anaeróbica permitiría una mejor comprensión del proceso y la búsqueda de nuevos escenario de operación.
Así, el objetivo del proyecto es el desarrollo y la evaluación de un modelo matemático de digestión anaerobia para reactor de lotes secuenciales que traten agua residual vitivinícola acondicionada con cenizas. Para cumplir el objetivo del proyecto, se desarrollará un modelo matemático de digestión anaerobia para reactor de lotes secuenciales que traten agua residual vitivinícola acondicionada con cenizas, el que debe ser calibrado y validado con datos experimentales de un SBR anaeróbico que trató agua residual vitivinícola acondicionada con cenizas. La programación matemática y simulaciones, se realizaran en el software Matlab.
El principal desafío y novedad del proyecto es la incorporación del efecto de las cenizas volantes en la cinética de DA, por lo que se va a considerar incorporar una función que describa este efecto en las ecuaciones de reacciones bioquímicas (conversión de sustrato, de cinéticas de crecimiento y decaimiento microbiano). Los datos experimentales se obtendrán con experiencias de laboratorio. Se operaran dos reactores AnSBR de 2 Lt los que se alimentaran con agua residual de vitivinícola, con y sin dosificación de cenizas volantes, en condiciones mesofílicas. Las fases de operación (sedimentación, vaciado y llenado) serán programadas en base a las caracterizaciones del agua residual y de las cenizas. Se utilizará métodos estándares para el análisis de aguas residuales.
Con este proyecto se espera obtener un nuevo modelo matemático que permita predecir el comportamiento de un reactor SBR de digestión anaerobia, en el que se acondicione el agua residual vitivinícola a tratar con cenizas. Además, se espera mejorar la operación de reactores que traten aguas residuales acondicionadas con cenizas.