El digestato es el material que queda después de la digestión anaeróbica (descomposición en condiciones de bajo nivel de oxígeno) de una materia prima biodegradable . La digestión anaeróbica produce dos productos principales: digestato y biogás . El digestato se produce tanto por acidogénesis como por metanogénesis y cada uno tiene características diferentes. Estas características se derivan de la fuente de materia prima original, así como de los procesos en sí.
La digestión anaeróbica es un proceso versátil que puede utilizar muchos tipos diferentes de materias primas. Algunos ejemplos de materias primas pueden ser:
Estas son solo algunas de las diferentes fuentes de las que puede provenir el digestato anaeróbico. La composición química del digestato producido puede variar según la materia prima que se utilice. Los lodos de depuradora y el estiércol animal generalmente consumen la mayor parte de su contenido energético debido a que la fuente de energía original (el alimento) se digiere primero dentro de la persona o el animal. Esto permite que los lodos de depuradora y el estiércol animal sean buenos candidatos para la codigestión junto con otras materias primas para producir un mejor digestato para fines agrícolas, así como para aumentar la producción de biogás. [2]
Durante esta etapa, las bacterias acidificantes convierten las sustancias químicas solubles en agua, incluidos los productos de hidrólisis, en ácidos orgánicos de cadena corta, como el fórmico, acético, propiónico, butírico y pentanoico, alcoholes, como el metanol y el etanol, aldehídos, dióxido de carbono e hidrógeno. El amoniaco y el sulfuro de hidrógeno son otros productos de la acidogénesis. Estas bacterias operan dentro de un rango de pH de 4,0 a 8,5. Este proceso también puede reducir el pH dentro del biodigestor con el tiempo haciendo que los microbios no puedan funcionar. Por esta razón, el pH debe controlarse cuidadosamente. [2]
Dado que la acidogénesis se produce en una etapa temprana del proceso de digestión anaeróbica, la mayor parte de la materia orgánica no se ha degradado por completo, lo que deja un digestato fibroso compuesto de materia vegetal estructural, como lignina y celulosa . Por ello, a menudo se lo denomina digestato sólido. El digestato acidogénico tiene propiedades de alta retención de humedad. El digestato también puede contener minerales (principalmente fósforo) y restos de bacterias .
La metanogénesis es la última etapa de la digestión anaeróbica. Durante esta fase, las arqueas metanogénicas producen metano a partir de los sustratos generados durante la acetogénesis. Estos sustratos son principalmente acetato e hidrógeno. La metanogénesis también puede ocurrir utilizando otro metabolismo basado en la cooperación de bacterias fermentadoras y arqueas metanógenas, la vía metanógena sintrófica. Durante las metanógenas sintróficas, las bacterias que pertenecen principalmente a la clase Clostridia oxidan el acetato en hidrógeno y CO 2 , que son explotados sucesivamente por las arqueas hidrogenotróficas para los metanógenos. Los microbios metanogénicos son bastante sensibles a los cambios de pH y prefieren un rango de 5,0 a 8,5 dependiendo de la especie. [2] Es por esto que en algunos biodigestores las cámaras para las diferentes etapas de digestión anaeróbica estarán separadas para una producción óptima de biogás.
En este punto, la mayor parte de la materia orgánica se ha descompuesto y queda un digestato metanogénico conocido como lodo (a veces llamado licor o digestato líquido). El lodo tiene un alto contenido de nutrientes, como amonio y potasio . El otro subproducto de este paso es el metano , que a menudo se recoge y se utiliza como fuente de combustible.
Esto ocurre cuando el digestato fibroso (fracción sólida) del digestato acidogénico se combina con el digestato de licor (fracción líquida) del digestato metanogénico para crear el digestato completo. Esta combinación de los dos digestatos se presenta como una forma de lodo. La fracción líquida constituye hasta el 90% del digestato en volumen, contiene entre un 2 y un 6% de materia seca, partículas de tamaño <1,2 mm y la mayor parte del nitrógeno y potasio solubles, mientras que la fracción sólida retiene la mayor parte del fósforo del digestato y contiene un contenido de materia seca de ˃ 15%. [3]
La combinación de ambos en un digestato completo permite una mayor disponibilidad de una amplia gama de nutrientes que pueden ser útiles para las actividades agrícolas. Algunos biodigestores anaeróbicos solo tienen una cámara de digestión, lo que permite que estos dos digitatos se mezclen por sí solos sin más intervención.
Los principales parámetros para evaluar la calidad del digestato cuando se utiliza para aplicaciones agrícolas incluyen pH, nutrientes, sólidos totales (TS), sólidos volátiles (VS) y carbono total (TC). Esta calidad depende de la materia prima y del tipo de sistema de digestión anaeróbica. [3] Generalmente, el contenido de amoníaco del digestato representa aproximadamente el 60-80% del contenido total de nitrógeno, pero para una materia prima como los desechos de alimentos de la cocina puede ser tan alto como el 99%. También se ha informado que el digestato tiene una concentración de fósforo y potasio más alta que la del compost. La relación P a K promedio es de aproximadamente 1:3. Todo esto en conjunto hace que el digestato sea una fuente potencialmente viable para enmiendas de suelos agrícolas de ciertos cultivos. [4]
El uso principal del digestato es como acondicionador del suelo . [5] El digestato acidogénico proporciona retención de humedad y contenido orgánico para los suelos. Este material orgánico puede descomponerse aún más, aeróbicamente en el suelo . El digestato metanogénico proporciona nutrientes para el crecimiento de las plantas . También se puede utilizar para proteger los suelos contra la erosión.
El digestato acidogénico también se puede utilizar como relleno respetuoso con el medio ambiente para dar estructura a los plásticos compuestos .
Los ensayos de crecimiento con digestato procedente de residuos mixtos han mostrado resultados de crecimiento saludables para los cultivos. [6] El digestato también se puede utilizar en el cultivo intensivo de plantas en invernadero, por ejemplo, en digepónica .
Además, se ha demostrado que tanto los digestatos sólidos como los líquidos son útiles en la producción de cultivos hidropónicos. Múltiples estudios han demostrado que el digestato puede producir rendimientos similares o superiores en múltiples cultivos en comparación con las prácticas de cultivo estándar utilizadas en hidroponía y cultivo en sustrato sin suelo. [7] [8] [9]
Se ha demostrado que la aplicación de digestato inhibe las enfermedades de las plantas y la inducción de resistencia. La aplicación de digestato tiene un efecto directo sobre las enfermedades transmitidas por el suelo y un efecto indirecto mediante la estimulación de la actividad biológica.
El digestato no es técnicamente compost , aunque sus características físicas y químicas son similares. El compost se produce mediante digestión aeróbica (descomposición por aerobios) . Esto incluye hongos y bacterias que son capaces de descomponer la lignina y la celulosa en mayor medida.
Se ha demostrado que el tratamiento, por ejemplo mediante ultrasonicación , mejora la solubilización del digestato, medida por el aumento de los niveles de demanda química de oxígeno soluble (sCOD), carbono orgánico total soluble (sTOC) y nitrógeno total soluble (sTN) liberados en la solución. [10]
La calidad del digestato producido mediante digestión anaeróbica se puede evaluar en función de tres criterios: aspectos químicos, biológicos y físicos. La calidad química debe tenerse en cuenta en términos de metales pesados y otros contaminantes inorgánicos, compuestos orgánicos persistentes y el contenido de macroelementos como nitrógeno, fósforo y potasio. Dependiendo de su origen, los biorresiduos pueden contener patógenos que pueden provocar la propagación de enfermedades humanas, animales o vegetales si no se gestionan adecuadamente.
Los estándares físicos del compost incluyen principalmente factores como el aspecto y el olor. Si bien la contaminación física no representa un problema para la salud humana, vegetal o animal, la contaminación (en forma de plásticos, metales y cerámicas) puede causar una percepción pública negativa. Incluso si el compost es de alta calidad y se cumplen todos los estándares, sigue existiendo una percepción pública negativa del compost a base de residuos. La presencia de contaminantes visibles lo recuerda a los usuarios.
El control de calidad de la materia prima es la forma más importante de garantizar un producto final de calidad. El contenido y la calidad de los residuos que llegan a la planta deben caracterizarse lo más exhaustivamente posible antes de su suministro.
En el Reino Unido, la Especificación disponible al público (denominada PAS110) regula la definición de digestato derivado de la digestión anaeróbica de materiales biodegradables segregados en origen. [11] La especificación garantiza que todos los materiales digeridos tengan una calidad constante y sean aptos para el propósito. Si una planta de biogás cumple la norma, se considerará que su digestato se ha recuperado por completo y ha dejado de ser un residuo, y se puede vender con el nombre de "biofertilizante". [12]
Medios relacionados con Digestato en Wikimedia Commons