Optimización de la herramienta de medición utilizada en el método volumétrico para la cuantificación de metano a través del uso de estrategias de instrumentación
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Fecha
2020
Autores
Contreras Albadán, Viviana Katherine
García Cadena, Cristhian Antonio
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Resumen
La realización de ensayos para determinar el potencial de biometanización (PBM) permite conocer el rendimiento de producción de metano a partir de uno o más sustratos, con el fin de emplearlos en beneficio de una mayor generación de biogás en procesos de codigestión anaerobia. Para la cuantificación de este gas se propusieron dos metodologías, la primera corresponde a un ensayo volumétrico que consiste en el desplazamiento de una solución de hidróxido de sodio (NaOH) para medir el gas producido, mientras que la segunda metodología consistió en la implementación de un sistema de cuantificación que emplea sensores MQ-4 y MQ-135 para la medición de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), así como un microcontrolador Arduino NANO y un protocolo de comunicación I²C. Mediante las anteriores metodologías se realizó la cuantificación de CH4 y CO2 generado en 65 reactores de vidrio de 120 mL, los cuales contenían sustratos en diferentes proporciones de residuos de poda (RP), residuos de cocina (RC), y estiércol equino (EE) producidos en la Escuela de Caballería Cantón Norte. Dichas mediciones se realizaron diariamente durante 15 días, conservando los reactores en incubadoras a 30°C. De este modo, el objetivo de este trabajo de investigación correspondía a hallar la mezcla cuyas proporciones permitieran la mayor producción de CH4 posible, por lo que se obtuvo que la mezcla número 5 contó con el mayor y más constante rendimiento tanto en el método volumétrico como en el dispositivo propuesto. Dicha mezcla corresponde a un 67% de estiércol equino, 33% de residuo de poda y 55 mL de inóculo (estiércol bovino estabilizado) que, en un volumen operacional de 59.60 mL, presentó una producción de CH4 de aproximadamente 51 mL.
Descripción
Abstract
The performance of tests to determine the biomethanization potential (PBM) allows to know the methane production yield from one or more substrates, in order to use them for the benefit of a higher biogas generation in anaerobic co-digestion processes. Two methodologies were proposed for the quantification of this gas, the first one corresponds to a volumetric test consisting in the displacement of a sodium hydroxide (NaOH) solution to measure the gas produced, while the second methodology consisted in the implementation of a quantification system using MQ-4 and MQ-135 sensors for the measurement of methane (CH4) and carbon dioxide (CO2), as well as an Arduino NANO microcontroller and an I²C communication protocol. Using the above methodologies, the quantification of CH4 and CO2 generated in 65 120 mL glass reactors, which contained substrates in different proportions of pruning waste (PW), kitchen waste (KW), and equine manure (EM) produced at the North Canton Cavalry School, was carried out. These measurements were carried out daily for 15 days, keeping the reactors in incubators at 30°C. Thus, the objective of this research work was to find the mixture whose proportions allowed the highest possible CH4 production, and it was obtained that mixture number 5 had the highest and most constant yield both in the volumetric method and in the proposed device. This mixture corresponds to 67% horse manure, 33% pruning residue and 55 mL of inoculum (stabilized bovine manure) which, in an operational volume of 59.60 mL, presented a CH4 production of approximately 51 mL.
Palabras clave
Codigestión anaerobia, Cuantificación de metano, Biogás, Instrumentación, Método volumétrico
Keywords
Anaerobic co-digestion, Methane quantification, Biogas, Instrumentation, Volumetric method