Desempeño de un sistema de celdas de combustible microbiano para el tratamiento y generación de bioelectricidad a partir de efluentes de una industria de curtiembre ubicada en el municipio de Villapinzón, Cundinamarca
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2021
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Resumen
Las celdas de combustible microbiano (CCM) son dispositivos que transforman sustratos biodegradables en electricidad. La presente investigación tuvo como objetivo evaluar el desempeño de un sistema de CCM para el tratamiento y generación de bioelectricidad a partir de efluentes de una industria de curtiembre ubicada en el municipio de Villapinzón, Cundinamarca. Inicialmente, se realizó la colecta y caracterización fisicoquímica de efluentes de pelambre (ARP) y curtido (ARC). Posteriormente, se diseñaron seis prototipos de CCM de cámara única, operando tres celdas (CCM1-CCM3) con ARP, y las restantes (CCM4-CCM6), usando ARC como sustrato, el cual fue diluido en proporciones 1:0, 1:1 y 1:2. Las CCM fueron operadas por 23 días a temperatura ambiente, verificando la generación de energía eléctrica en intervalos de 10 minutos. Asimismo, se determinó el porcentaje de remoción de demanda química de oxígeno (DQO) y demanda bioquímica de oxígeno (DBO5). Los resultados evidenciaron que las celdas CCM3 y CCM6 presentaron la mayor eficiencia, tanto en la generación de energía eléctrica, obteniendo valores máximos de voltaje-corriente de 100,278 mV–10,050 mA para CCM3, y de 99,264 mV–9,948 mA para CCM6; como, en remoción de DQO (67,3 %-CCM3 y 69,8 %-CCM6) y DBO5 (55,9 %-CCM3 y 60,6 %-CCM6). Se concluye que es posible generar valores significativos de energía eléctrica, con simultánea remoción de materia orgánica usando como sustrato efluentes de curtiembre en una CCM. El presente trabajo constituye un aporte para la optimización de sistemas de tratamiento de ARC, y su potencial aprovechamiento como fuente de energía renovable.
Descripción
Abstract
Microbial fuel cells (MFCs) are devices that transform a biodegradable substrate directly into electricity. The main objective of this research was to evaluate the performance of a MFCs system, for the treatment and generation of bioelectricity from effluents of a tanning industry located in the municipality of Villapinzón, Cundinamarca. In the first place, the collection and physicochemical characterization of the wastewater from the pelt (ARP) and tanning (ARC) was carried out. Subsequently, six laboratory-scale single chamber MFCs prototypes were designed. Three cells (MFC1- MFC3) were operated using ARP, and for the rest (MFC4- MFC6) ARC was used as substrate, which was diluted in proportions 1: 0, 1: 1 and 1: 2. The MFCs were operated for a period of 23 days at room temperature, verifying the generation of electrical energy in 10-minute intervals. Likewise, the percentage of removal of organic matter was determined, in terms of chemical oxygen demand (COD) and biochemical oxygen demand (BOD5). The results showed that the MFC3 and MFC6 cells presented the highest efficiency both in the generation of electrical energy, obtaining maximum voltage-current values of 100,278 mV - 10,050 mA for MFC3, and 99,264 mV - 9,948 mA for MFC6; as in the removal of COD (67.3% - MFC3 and 69.8% - MFC6) and BOD5 (55.9% - MFC3 and 60.6% - MFC6). It is concluded that it is possible to generate significant values of electrical energy, with the simultaneous elimination of organic matter using tannery effluents in a MFC as substrate. This is a report for the optimization of the work of ARC treatment systems, and its potential use as a renewable energy source.
Palabras clave
Demanda química de oxígeno, Bioelectricidad, Remoción de materia orgánica
Keywords
Chemical oxygen demand, Bioelectricity, Organic matter removal