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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

EspecificaciónDetalle
CódigoHI932
Intervalo de pH-2.0 a 20.0 pH; -2.00 a 20.00 pH; -2.000 a 20.000 pH
Resolución de pH0.1; 0.01; 0.001 pH
Exactitud de pH (@25ºC/77ºF)±0.001 pH
Calibración de pHHasta cinco puntos de calibración, 8 soluciones estándar y 5 soluciones personalizadas
Intervalo de mV-2000.0 a 2000.0 mV
Resolución de mV0.1 mV
Exactitud de mV (@25ºC/77ºF)±0.1 mV
Calibración de mVUn punto de offset
Intervalo ISE1•10?6 a 9.99•10¹°
Resolución ISE1; 0.1; 0.01
Exactitud ISE±0.5% monovalente; ±1% divalente
Calibración ISEHasta 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 temperatura0.1°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 temperaturamanual (MTC) o automático (ATC)
Agitador programadoTipo propela, 200 a 2500 rpm, resolución 100 rpm
Pantalla5.7” (320 x 240 pixeles) LCD a color con luz de fondo
Tamaños de bureta5, 10, 25, y 50 mL
Resolución de la bureta1/40000
Resolución de la pantalla0.001 mL
Exactitud de la dosificación±0.1% del volumen total de la bureta
MétodosHasta 100 métodos (estándar y definidos por el usuario)
Registro de informaciónHasta 100 titulaciones y reportes de pH/mV/ISE
Detección automática de la buretaSe reconoce automáticamente el volumen de la bureta cuando se inserta a la unidad
FlujoSeleccionable por el usuario desde 0.1 mL/min hasta 2 veces el volumen de la bureta por minuto
Determinación del punto finalPunto de equivalencia (primera o segunda derivada) o valor fijo de pH/mV
Titulaciones potenciométricasÁcido/base (modo pH o mV), redox, precipitación, complejométricas, no-acuosas, de ion-selectivo, argentométricas
Unidades de mediciónExpresión de las unidades de concentración especificadas por el usuario para adaptarse a los requerimientos específicos de los cálculos.
Gráficos en tiempo real y almacenadosCurva 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 USBCompatibilidad de dispositivo USB para transferencia de métodos y reportes.
PeriféricosConexiones para teclado de PC externo, impresora, conexión para PC, balanza analítica y USB
Conformidad GLPCapacidad de almacenamiento de la información del equipo e impresión
IdiomasInglés, portugués, español, alemán
Condiciones de operación10 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 eléctrica100-240 VCA; modelos “-01”, Conexión US (tipo A); modelos “-02”, conexión europea (tipo C)
Dimensiones315 x 205 x 375 mm (12.4 x 8.1 x 14.8 “)
Pesoaprox. 4.3 kg (9.5 lbs.) con una bomba, agitador y electrodos.
Información para ordenarCada 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.

 

biogas, HI932

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