Degradación de pañales desechables usados mediante digestión anaerobia

Abstract

Los pañales desechables se han convertido en un producto de uso cotidiano y en muchos países no existe un plan de manejo para su disposición; por lo que constituyen una fracción importante de los residuos sólidos urbanos que llegan a los sitios de disposición. En México se generan diariamente más de 7,517 toneladas de pañales desechables, correspondientes al 6.52% del total de los residuos sólidos urbanos. Una de las alternativas para el tratamiento de los residuos es la digestión anaerobia, en la que la descomposición de la materia orgánica genera biogás y un digestato por acción microbiana. El objetivo de este trabajo fue investigar si los pañales desechables usados son un buen sustrato para la generación de biogás -un producto con potencial de utilización en sustitución de combustibles fósiles- y a la par, disminuir los residuos que llegan a sitios de disposición. Se utilizaron pañales con heces fecales y orina, recolectados separados del resto de los residuos. Para aumentar el área de contacto y facilitar la acción del consorcio microbiano, los pañales fueron triturados y se combinaron con pasto como agente abultante. Como promotor de la digestión anaerobia se utilizó un inóculo procedente de un reactor anaerobio. Tanto los pañales como el agente abultante se caracterizaron a través del pH, humedad, materia orgánica, cenizas, nitrógeno total y la relación carbono-nitrógeno. Para el proceso de digestión anaerobia se utilizaron reactores de plástico de 1 L de capacidad, en los que se colocó el sustrato, el inóculo y una solución mineral –la cual se adicionó como soporte para el consorcio microbiano-; los reactores se colocaron en un baño de agua con temperatura controlada; cada reactor se acopló a un sistema de desplazamiento de salmuera ácida en el cual se midió la producción de biogás. Se evaluaron dos temperaturas: 37 y 58 °C; en cada reactor se introdujo una cantidad de sustratos equivalente al 25% de sólidos totales en diferentes combinaciones: pañal, pasto y pañal-pasto; se agregó un 10% de inóculo en volumen y la solución mineral necesaria para aforar a 1 L. El tiempo de residencia fue de 30 días. Los resultados de la caracterización de los sustratos demostraron que estos sustratos son adecuados y que su mezcla puede ser utilizada para la digestión anaerobia. De acuerdo con el análisis estadístico, el mejor sustrato es la mezcla pañal-pasto, con esta se obtuvo la mayor producción de biogás a 37°C: 5788.67 ml. Los resultados obtenidos permiten vislumbrar que estos residuos pueden ser utilizados para la producción de metano.

Disposable diapers have become a commonly used product in many countries. They account for a significant proportion in urban solid waste, however, in many developing countries there is no management plan for its disposal and they end their life in disposal sites. Mexico generates more than 7,517 tons of disposable diapers daily, accounting for 6.52% of municipal solid waste. Diapers are formed mainly by plastics and cellulose, a biodegradable material. An alternative for the treatment of biodegradable waste is anaerobic digestion, wherein the organic matter generates biogas and digestate due to microbial degradation. The aim of this study was to investigate if used disposable diapers are a good substrate for generating biogas −a potential replacement for fossil fuels −, at the same time that waste sent to disposal sites is reduced. In this research used diapers contained feces and urine, and were collected separately from other waste. To increase contact area and facilitate microbial degradation, diapers were shredded and mixed with grass as bulking agent. An inoculum from an anaerobic reactor was used as promoter of anaerobic digestion. Diapers and grass were characterized by pH, moisture, organic matter, ash, total nitrogen and carbon-nitrogen ratio. For the anaerobic digestion process, plastic reactors (1L) were used to contain the mixture of substrate, inoculum and mineral solution (25% total solids substrates in different combinations: diaper, grass and diaper-grass; 10% inoculum by volume and mineral solution necessary to dilute to 1L. The reactors were placed in a controlled temperature bath. Each one was coupled to an acidic brine displacement system in which biogas production was measured. Two temperatures were evaluated: 37 and 58 ° C. The residence time was 30 days. The characterization of these substrates showed that they are adequate and their mixture can be used for anaerobic digestion. According to the statistical analysis, the best substrate is the diaper-grass mixture, with this increased production of biogas at 37°C was obtained: 5788.67 ml. The results allow to think that these residues can be used for the methane production.