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Producción de biogas por fermentación
La creciente demanda de fuentes de energía alternativas y la reducción de desechos en todo el mundo ha dado lugar a que se realicen más investigaciones sobre combustibles alternativos. Una forma alternativa de energía es el biogas, que es un gas compuesto principalmente de metano y dióxido de carbono. Como el gas natural, el biogas se puede quemar para generar calor y electricidad. El biogas se produce como subproducto de la descomposición de la materia orgánica por bacterias anaeróbicas (bacterias que se desarrollan en ausencia de oxígeno). Algunos materiales orgánicos que se pueden convertir para formar biogas con fines energéticos son los restos de comida, las aguas residuales y los desechos animales. Para convertir los materiales orgánicos en biogas, los materiales primero se colocan en un digestor anaeróbico para su descomposición. El digestor es hermético y capaz de mezclar los materiales orgánicos y calentarlos para ayudar en la descomposición. Durante un proceso de fermentación, los organismos que se encuentran naturalmente en los desechos comienzan a prosperar y descomponen los materiales que forman el biogás, así como los desechos sólidos y líquidos ricos en nutrientes. (El biogás se puede usar para obtener energía y los desechos ricos en nutrientes como fertilizante). Durante la fermentación primaria se producen ácidos grasos volátiles de cadena corta (AGV) y en una fermentación secundaria los AGV se convierten en ácidos orgánicos volátiles (AVA), principalmente ácido acético, que luego se convierte en biogas. Medir la concentración de ácidos volátiles durante este proceso es esencial para asegurar una fermentación adecuada. Este procedimiento se recomienda realizarse mediante una titulación. La fermentación ocurre a la velocidad deseada cuando los niveles de ácido volátil total están por debajo de 1500-2000 mg / L y los niveles de ácido acético están por debajo de 1000 mg / L; si los niveles se elevan por encima de esto, el nivel de pH desciende y se inhiben los microorganismos responsables de convertir el ácido en biogas. Otro parámetro importante a medir es la capacidad amortiguadora del digestor, que se informa como tampón de carbonato inorgánico total (TIC) y también se determina mediante titulación.
En las granjas lecheras existe gran producción de desechos de ganado y restos de comida local, por lo que es recomendable la instalación de un digestor anaeróbico para generar energía a partir de estos, lo que puede brindar una solución a la gestión de desechos, así como una fuente de energía renovable para la operación lechera. Para asegurarse de que el digestor funciona correctamente, se recomienda medir tanto el ácido volátil como el valor de TIC mediante una titulación. En Hanna Instruments contamos con el titulador potenciométrico HI932 y el electrodo de pH HI1131B. Para esta determinación es necesario preparar una muestra agitando y posteriormente filtrar a través de un filtro estriado. Después, añadir una alícuota de 10 mL a un vaso de precipitados y llevar a un volumen final de 50 mL con agua destilada. El siguiente paso es realizar dos titulaciones en la muestra: una titulación con HCl 0.1 N hasta un punto final de pH fijo de pH 5.0 para determinar el contenido de TIC, y luego una segunda titulación con HCl 0.1 N en la misma muestra hasta un punto final de pH fijo de pH 4.4. para determinar los ácidos volátiles totales. Durante este análisis se pueden realizar dos titulaciones secuencialmente en una muestra, iniciando automáticamente la titulación de ácidos volátiles después de la conclusión de la titulación TIC sin tener que indicar al instrumento entre mediciones. Únicamente es necesario desarrollar dos métodos, ambos con un punto final de pH fijo, y luego vincularlos para llevar a cabo el análisis lo más fácilmente posible. La capacidad de realizar este análisis en el sitio permite verificar que el digestor funcione de manera eficiente y que se está produciendo biogas de alta calidad para las necesidades energéticas.
Especificaciones del titulador potenciométrico HI932
Especificación | Detalle |
Código | HI932 |
Intervalo de pH | -2.0 a 20.0 pH; -2.00 a 20.00 pH; -2.000 a 20.000 pH |
Resolución de pH | 0.1; 0.01; 0.001 pH |
Exactitud de pH (@25ºC/77ºF) | ±0.001 pH |
Calibración de pH | Hasta cinco puntos de calibración, 8 soluciones estándar y 5 soluciones personalizadas |
Intervalo de mV | -2000.0 a 2000.0 mV |
Resolución de mV | 0.1 mV |
Exactitud de mV (@25ºC/77ºF) | ±0.1 mV |
Calibración de mV | Un punto de offset |
Intervalo ISE | 1•10?6 a 9.99•10¹° |
Resolución ISE | 1; 0.1; 0.01 |
Exactitud ISE | ±0.5% monovalente; ±1% divalente |
Calibración ISE | Hasta 5 puntos de calibración, siete soluciones estándar y 5 estándares definidos por el usuario |
Intervalo de temperatura | -5.0 a 105.0°C; 23.0 a 221.0°F; 268.2 a 378.2K |
Resolución de temperatura | 0.1°C; 0.1°F; 0.1K |
Exactitud de temperatura (@25ºC/77ºF) | ±0.1°C; ±0.2°F; ±0.1K, sin incluir el error de la sonda |
Compensación de temperatura | manual (MTC) o automático (ATC) |
Agitador programado | Tipo propela, 200 a 2500 rpm, resolución 100 rpm |
Pantalla | 5.7” (320 x 240 pixeles) LCD a color con luz de fondo |
Tamaños de bureta | 5, 10, 25, y 50 mL |
Resolución de la bureta | 1/40000 |
Resolución de la pantalla | 0.001 mL |
Exactitud de la dosificación | ±0.1% del volumen total de la bureta |
Métodos | Hasta 100 métodos (estándar y definidos por el usuario) |
Registro de información | Hasta 100 titulaciones y reportes de pH/mV/ISE |
Detección automática de la bureta | Se reconoce automáticamente el volumen de la bureta cuando se inserta a la unidad |
Flujo | Seleccionable por el usuario desde 0.1 mL/min hasta 2 veces el volumen de la bureta por minuto |
Determinación del punto final | Punto de equivalencia (primera o segunda derivada) o valor fijo de pH/mV |
Titulaciones potenciométricas | Ácido/base (modo pH o mV), redox, precipitación, complejométricas, no-acuosas, de ion-selectivo, argentométricas |
Unidades de medición | Expresión de las unidades de concentración especificadas por el usuario para adaptarse a los requerimientos específicos de los cálculos. |
Gráficos en tiempo real y almacenados | Curva de titulación de mV-volumen o pH-volumen, curva de primera derivada o segunda derivada; modo pH, modo mV o modo ISE: pH/mV/concentración contra tiempo |
Conexión USB | Compatibilidad de dispositivo USB para transferencia de métodos y reportes. |
Periféricos | Conexiones para teclado de PC externo, impresora, conexión para PC, balanza analítica y USB |
Conformidad GLP | Capacidad de almacenamiento de la información del equipo e impresión |
Idiomas | Inglés, portugués, español, alemán |
Condiciones de operación | 10 a 40°C (50 a 104°F), HR hasta 95% |
Condiciones de almacenamiento | -20 a 70°C (-4 a 158°F), HR hasta 95% |
Alimentación eléctrica | 100-240 VCA; modelos “-01”, Conexión US (tipo A); modelos “-02”, conexión europea (tipo C) |
Dimensiones | 315 x 205 x 375 mm (12.4 x 8.1 x 14.8 “) |
Peso | aprox. 4.3 kg (9.5 lbs.) con una bomba, agitador y electrodos. |
Información para ordenar | Cada titulador potenciométrico HI932 se suministra con: titulador, ensamble de la bomba, ensamble de la bureta, soporte para electrodos, agitador, tornillos de sujeción para bomba y bureta, sensor de temperatura, capuchón, adaptador de corriente, cable USB, manual de instrucciones, memoria USB, aplicación HI900 PC (programa en memoria USB) y certificado de calidad. |