Influencia de la digestión anaerobia convencional y avanzada sobre la composición y fitotoxicidad del biosólido: hacia un uso benéfico.

Abstract

El objetivo de este proyecto fue evaluar la influencia de la digestión anaerobia convencional (DAC) y la digestión anaerobia avanzada (DAA) de lodos sanitarios en la composición (es decir en las características fisicoquímicas y microbiológicas, y en la concentración de microcontaminantes) y en la fitotoxicidad directa e indirecta de los biosólidos (BS) generados. La hipótesis de investigación fue que la DAA produciría un cambio más favorable en la composición y la fitotoxicidad de los BS en comparación con los generados por DAC, considerando como finalidad la aplicación benéfica de los BS. Se operaron por aproximadamente 200 días, dos reactores anaerobios en condiciones mesofílicas a escala de laboratorio operados con un tiempo de retención de lodos de 30 días. Uno en fue alimentado directamente con lodos sanitarios (DAC) y el otro fue alimentado con el mismo lodo sanitario pero pre-tratado (DAA). Se utilizó un pre-tratamiento secuencial de ultrasonido seguido de una etapa térmica a baja temperatura (55°C). Durante el periodo de operación el desempeño de ambos reactores fue evaluado mediante la determinación de la reducción sólidos totales (ST), materia orgánica estimada mediante la demanda química de oxígeno (DQO) y el rendimiento de generación de metano. Los BS generados por ambos reactores fueron destinados para diferentes propósitos. Una fracción fue utilizada para realizar caracterizaciones fisicoquímicas como determinación de ST, de sólidos volátiles (SV), pH, conductividad, humedad, contenido de metales, contenido de nutrientes (nitrógeno, fósforo y potasio), materia orgánica, entre otros. A otra fracción se le determinaron agentes patógenos como coliformes totales y fecales. Otra fracción de los BS fue destinada a los ensayos de fitotoxicidad directa e indirecta. Una última fracción fue utilizada en la determinación de los microcontaminantes (tonalide, galaxolide, triclosán, hidroxitolueno butilado, fenantreno, pireno, 4-nonilfenol, tert-octilfenol, bisfenol A y 17β-etinil estradiol). El desempeño de la digestión anaerobia mejoró con la incorporación del pre-tratamiento secuencial. Con remociones de DQO y SV un 12.89% y 4.25% mayores que el sistema de DAC. El rendimiento de metano fue un 30.24% mayor en DAA que el sistema DAC. Respecto a las características fisicoquímicas de los BS, la concentración de nitrógeno total, fósforo total, amonio, cobre, zinc y mercurio; fueron entre 1.05-1.58 veces mayores en los BS de DAA en comparación con los procedentes de DAC. Comportamiento relacionado principalmente con la solubilización de la materia orgánica debido al pre-tratamiento. Considerando los 10 microcontaminantes determinados, ambos sistemas resultaron en la acumulación de 8 de los microcontaminantes. Siendo el triclosán el único compuesto removido durante la DAC y DAA y el 17β-etinil estradiol el compuesto que no se detectó ni en los lodos sanitarios parentales, ni en los BS. Sin embargo, la DAA resultó en la disminución de 7 de los 9 compuestos detectados respecto a la DAC. La fitotoxicidad directa e indirecta de los BS y de los lodos sanitarios parentales, fue evaluada mediante dos plantas dicotiledóneas y una monocotiledónea, Lactuca sativa, Raphanus sativus y Triticum aestivum, respectivamente. Los resultados mostraron la alta fitotoxicidad de los lodos sanitarios, relacionada con la materia orgánica putrescible, es decir, la falta de estabilización. La fitotoxicidad indirecta de los BS de DAC causaron efectos positivos en R. sativus y T. aestivum, pero para L. sativa se observó una alta toxicidad. En el caso de los BS de DAA, estos mostraron un efecto benéfico o la no presencia de sustancias fitotóxicas para las tres plantas testeadas. En el caso de la fitotoxicidad directa los BS de DAC fueron ligeramente más benéficos que los BS de DAA, con aumentos entre 4-20% en el índice de germinación de DAC en comparación a DAA y con EC50 promedio de 164 g/kg y 159 g/kg, para los BS de DAC y DAA respectivamente. Por tanto, se rechaza la hipótesis planteada. Aunque la aplicación del pre-tratamiento secuencial de ultrasonido seguido de un tratamiento térmico a baja temperatura (55°C) mejoró la conversión de la materia orgánica, incrementó la producción de metano, aumentó la remoción de organismos patógenos y de microcontaminantes. Los resultados de fitotoxicidad directa e indirecta de los biosólidos procedentes de digestión anaerobia convencional y avanzada, no mostraron diferencias significativas.