Digestión anaeróbica

Digestores anaeróbicos en Tel-Aviv, Israel

La digestión anaeróbica es el proceso en el cual microorganismos descomponen material biodegradable en ausencia de oxígeno. Este proceso genera diversos gases, entre los cuales el dióxido de carbono y el metano son los más abundantes (dependiendo del material degradado). En biodigestores se aprovecha esta liberación de gases para luego ser usados como combustible. La intensidad y duración del proceso anaeróbico varían dependiendo del diversos factores, entre los que se destacan la temperatura y el pH del material biodegradado.
La digestión anaerobia (DA) es un proceso multietapas que puede ser resumido en 4 etapas,

• En la primera se debe hidrolizar los compuestos de mayor peso molecular, tanto los disueltos como los no disueltos, por medio enzimas (por ejemplo,amilasas y proteasas), en esta primera etapa se hidrolizan polímeros tales como polisacáridos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, formándose los correspondientes oligómeros y monómeros (azúcares, alcoholes, ácidos grasos, glicerol, polipeptidos, aminoácidos, bases púricas, y compuestos aromáticos).
• La segunda etapa la llevan a cabo bacterias acidogénicas que transforman los oligómeros y monómeros a ácidos grasos volátiles (ácidos: acético, propiónico, butírico y valérico principalmente)
• Las bacterias acetogénicas en la tercera etapa transforman a los ácidos grasos volátiles (AGV) a ácido acético, para que a su vez las bacterias metanogénicas acetoclastas,
• En la última etapa, los transformen a metano (CH₄) y bióxido de carbono (CO₂), en esta cuarta etapa participan también las bacterias hidrogenotróficas, que mantienen el equilibrio del hidrógeno (H₂) en el medio, utilizándolo para reducir el CO₂ a CH₄.

Aplicación al tratamiento de aguas servidas

La oxidación anaeróbica o biodigestión anaeróbia se define como aquella en que la descomposición se ejecuta en ausencia de oxigeno disuelto y se usa el oxígeno de compuesto orgánicos, nitratos y nitritos, los sulfatos y el CO₂, como aceptador de electrones.

En el proceso conocido como desnitrificación de las aguas servidas, los nitratos y nitritos son usados por las bacterias facultativas, en condiciones anóxicas, condiciones intermedias, con formación de CO₂, agua y nitrógeno gaseoso como productos finales.

El uso de los sulfatos y el CO₂ como aceptadores de electrones requiere condiciones estrictamente anaeróbicas, es decir ausencia de oxígeno y nitratos. Los carbohidratos contienen oxígeno que puede ser usado como aceptador de electrones; una porción del carbohidrato es oxidado con CO₂ y ácidos orgánicos mientras que otra porción es reducida en aldehídos, cetonas y alcoholes. Prácticamente, la descomposición anaeróbica es posible con todos los compuestos orgánicos que contienen oxígeno en sus moléculas.

En el tratamiento anaeróbico se puede, por lo tanto, considerar que ocurren los procesos básicos de la descomposición anaeróbica, es decir: desnitrificación, reducción de sulfatos, hidrólisis, y fermentación acetofénica y metanogénica. El Proceso microbial es muy complejo y está integrado por múltiples reacciones paralelas y en serie, interdependientes entre sí.

En su forma más elemental, se puede considerar el proceso anaeróbico de descomposición de la materia orgánica compuesto de dos etapas: fermentación de ácidos y fermentación de metano, que ocurren simultáneamente.

En la fermentación ácida, los compuestos orgánicos de estructura compleja, proteínas, grasas, carbohidratos, son primero hidrolizados en unidades moleculares mas pequeñas, y sometidos a biooxidación para convertirlos en ácidos orgánicos de cadena corta, principalmente ácido acético, propiónico y butírico; alcoholes, hidrógeno y CO₂.

En la fermentación metanogénica, los organismos metanogénicos, en condiciones estrictamente anaeróbicas, convierten los productos de la fermentación ácida en CO₂ y CH₄ principalmente.

Véase también

• Biodigestor
• Biogás
• Tratamiento de aguas residuales
• Respiración anaeróbica
• Organismo anaerobio
• Organismo aerobio