Digestivo

El digestato es el material que queda tras la digestión anaeróbica (descomposición en condiciones de bajo 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 proceso presenta características diferentes. Estas características dependen tanto de la materia prima original como de los propios procesos.

La digestión anaeróbica es un proceso versátil que puede utilizar muchos tipos diferentes de materias primas. Algunos ejemplos de materias primas pueden ser:

• Lodos de depuradora : Lodo líquido, lodo de depuradora sin tratar, lodo compostado y lodo tratado con cal.
• Residuos animales: grasas animales, sangre animal, restos de comida, contenido estomacal, contenido ruminal, cadáveres de animales y estiércol de aves de corral, pescado y ganado .
• Cultivos energéticos : Generalmente maíz, mijo y trébol. Se pueden utilizar cultivos enteros en la codigestión o como residuos (tallos y tallos) de la cosecha.
• Residuos municipales : Restos de alimentos, filtros de café/té, restos orgánicos, residuos de panadería y residuos de cocina.
• Residuos agrícolas : Frutas, melaza, tallos, paja vegetal y bagazo (residuo que queda después de triturar los tallos de caña de azúcar o sorgo).
• Residuos industriales : Residuos del procesamiento de alimentos y bebidas, residuos lácteos, residuos de las industrias del almidón y el azúcar, residuos de mataderos y residuos de cervecerías. ^{[ 1 ]}

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 utilizada. 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 (alimento) se digiere primero dentro de la persona o el animal. Esto hace 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 una mayor producción de biogás. ^{[ 2 ]}

Durante esta etapa, las bacterias acidificantes convierten 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 amoníaco 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 disminuir el pH dentro del biodigestor con el tiempo, lo que impide que los microorganismos funcionen correctamente. Por esta razón, el pH debe controlarse cuidadosamente. ^{[ 2 ]}

Dado que la acidogénesis ocurre al inicio del proceso de digestión anaeróbica, la mayor parte de la materia orgánica no se ha degradado por completo, lo que da como resultado un digestato fibroso compuesto por materia vegetal estructural, incluyendo lignina y celulosa . Por lo tanto, a menudo se le denomina digestato sólido. El digestato acidogénico posee una alta capacidad de retención de humedad. 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 mediante otro metabolismo basado en la cooperación de bacterias fermentadoras y arqueas metanogénicas, la vía metanogénica sintrófica. Durante la vía metanogénica sintrófica, las bacterias pertenecientes principalmente a la clase Clostridia oxidan el acetato en hidrógeno y CO₂ _, 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 ]} Por esta razón, en algunos biodigestores las cámaras para las diferentes etapas de digestión anaeróbica se separarán para una producción óptima de biogás.

En este punto, la mayor parte de la materia orgánica se ha descompuesto, dejando el digestato metanogénico conocido como lodo (a veces llamado licor o digestato líquido). El lodo es rico en nutrientes como amonio y potasio . Otro subproducto de esta etapa es el metano , que a menudo se recolecta y se utiliza como combustible.

En este proceso, el digestato fibroso (fracción sólida) del digestato acidogénico se combina con el digestato líquido (fracción líquida) del digestato metanogénico para formar el digestato completo. Esta combinación de ambos digestatos se presenta en 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 inferior a 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 más del 15 % de materia seca. ^{[ 3 ]}

La combinación de ambos en un solo digestato permite una mayor disponibilidad de una amplia gama de nutrientes útiles para la agricultura. Algunos biodigestores anaeróbicos cuentan con una sola cámara de digestión, lo que permite que estos dos digestatos se mezclen de forma natural sin necesidad de intervención adicional.

Los principales parámetros para evaluar la calidad del digestato cuando se utiliza en aplicaciones agrícolas incluyen pH, nutrientes, sólidos totales (ST), sólidos volátiles (SV) y carbono total (CT). 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 entre el 60 y el 80 % del contenido total de nitrógeno, pero para una materia prima como los residuos de alimentos de cocina puede llegar hasta el 99 %. También se ha informado que el digestato tiene una mayor concentración de fósforo y potasio que el compost. La relación promedio de P a K es de aproximadamente 1:3. Todo esto en conjunto hace del digestato una fuente potencialmente viable para enmiendas de suelos agrícolas de ciertos cultivos. ^{[ 4 ]}

El uso principal del digestato es como acondicionador de suelos . ^{[ 5 ]} El digestato acidogénico proporciona retención de humedad y contenido orgánico a 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 puede utilizarse para proteger los suelos contra la erosión.

El digestato acidogénico también puede utilizarse como relleno ecológico para dar estructura a los plásticos compuestos .

Los ensayos de crecimiento en digestato proveniente de residuos mixtos han mostrado resultados de crecimiento saludables para los cultivos. ^{[ 6 ]} El digestato también puede utilizarse en el cultivo intensivo de plantas en invernadero, por ejemplo, en la digepónica .

Además, se ha demostrado que tanto los digestatos sólidos como los líquidos son útiles en la producción de cultivos hidropónicos. Diversos 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 en sustratos sin suelo. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

Se ha demostrado que la aplicación de digestato inhibe las enfermedades de las plantas e induce 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 se asemeja a él en características físicas y químicas. El compost se produce mediante digestión aeróbica , es decir, la descomposición por organismos aerobios . Esto incluye hongos y bacterias capaces de descomponer la lignina y la celulosa en mayor medida.

El tratamiento, por ejemplo mediante ultrasonidos , ha demostrado mejorar 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 ]}

En las plantas donde el digestato sólido se estabiliza, madura o composta aeróbicamente, puede generarse una corriente de rechazo adicional, a veces denominada fracción de rechazo de compost, durante el cribado o el refinado del compost. ^{[ 11 ]} Este material puede contener plásticos, vidrio, metales, partículas de gran tamaño y otros contaminantes inertes, y su generación está influenciada por la calidad de la materia prima y la eficiencia de las etapas de pretratamiento y separación. ^{[ 12 ]}

La calidad del digestato producido por digestión anaeróbica se puede evaluar según tres criterios: químicos, biológicos y físicos. La calidad química debe considerarse 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, si no se gestionan adecuadamente, pueden provocar la propagación de enfermedades en humanos, animales o plantas.

Los estándares físicos del compost incluyen principalmente factores de apariencia y 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 cerámica) puede generar una percepción pública negativa. Incluso si el compost es de alta calidad y cumple con todos los estándares, persiste una percepción pública negativa sobre los compost elaborados a partir de residuos. La presencia de contaminantes visibles recuerda esta situación a los usuarios.

El control de calidad de la materia prima es fundamental para garantizar un producto final de calidad. El contenido y la calidad de los residuos que llegan a la planta deben caracterizarse con la mayor precisión posible antes de su suministro.

En el Reino Unido, la Especificación de Acceso Público (denominada PAS110) rige la definición de digestato derivado de la digestión anaeróbica de materiales biodegradables separados en origen. ^{[ 13 ]} La especificación garantiza que todos los materiales digeridos sean de calidad uniforme y aptos para su propósito. Si una planta de biogás cumple con la norma, su digestato se considerará totalmente recuperado y habrá dejado de ser un residuo, pudiendo venderse con el nombre de "biofertilizante". ^{[ 14 ]}

• Descomposición anaeróbica
• Tipos de digestores anaeróbicos
• Digestión anaeróbica
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• Biosólidos
• tratamiento biológico mecánico

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