Proyectos de Investigación Básica o Aplicada en Ingenierías o Biomédicas, 2019-1
Zunilda Noemy Cabrera Del Carpio De Morales; Braulio Pardo Figueroa Dianderas; Kevin Javier Quispe Garcia; Melanie Annie Nuñez Mamani; Kelly Margoth Zambrano Diaz; Sonia Pilar Yufra Cruz; Sergi Astals Garcia; Anthony Hugo Ramirez Mendoza; Adolfo Caceres Calderon
Objetivo
Valorizar los diferentes residuos orgánicos generados en la ciudad de Arequipa mediante la implementación de digestores anaerobios tubulares de bajo costo para la producción de productos de valor añadido, biogás y fertilizante.
Resumen:
El problema que se ha identificado es la gran cantidad de residuos sólidos urbanos generados en la ciudad de Arequipa,, las aguas residuales urbanas (ARU) y residuos de la agroindustria se obtendrá la generación de biol y y biogas. lo que se pretende es dar un valor agregado a estos residuos sólidos urbanos, agua residual y residuos de la agroindustia, por separado, mediante digestores anaerobios tubulares de bajo costo para la producción de productos de valor agregado (biogás y biol). La valorización de residuos orgánicos generados en la ciudad de Arequipa, esto será posible mediante la implementación de digestores anaerobios tubulares de bajo costo para obtener biogás y fertilizante (biol). La ejecución del proyecto permitirá incrementar el conocimiento de la valorización de los residuos orgánicos, brindando una alternativa para solucionar la problemática ambiental en la actualidad. Además, se equipará el laboratorio donde se llevará a cabo la investigación, quedando este a disposición de los usuarios para realizar pruebas, ensayos, estudios y otros relacionados a los bienes adquiridos. El proyecto se desarrollara considerando el Diseño e implementación de 03 digestores tubulares y muestreo de 3 diferentes residuos producidos en la ciudad de Arequipa, donde consideraremos el Estudio del comportamiento de los digestores tubulares con 3 diferentes residuos, se evaluara la optimización del proceso de digestión anaerobia variando factores básicos de operación, una vez obtenidos los residuos de menor o nulo rendimiento se someterán a cambios (agitación, nivel de dilución, trituración, co-digestión o cámara de doble entrada) para aumentar su eficiencia, se evaluara la reducción de patógenos en el reactor y estudiar un sistema de bajo costo que permita mejorar la eliminación de estos patógenos en el fertilizante obtenido para su utilización en la agricultura.
Palabras clave
Digestión anaerobia, digestores tubulares, biocombustibles, residuos sólidos, aguas residuales urbanas y agroindustriales, valorización energética, UNSA.
Problema central
Se ha identificado como problema la falta de gestión y valorización de los residuos sólidos urbanos (RSU), de las aguas residuales urbanas (ARU) y los residuos de la agroindustria, en la ciudad de Arequipa. La digestión anaerobia es un proceso ampliamente utilizado en otros países para atacar esta problemática pero todavía no se ha implementado en países subdesarrollados (Perú). Las causas principales de la problemática identificada son: (1) el desinterés en el aprovechamiento de residuos de contenido orgánico causado por una concepción errónea de alta inversión y/o baja o ninguna rentabilidad para su tratamiento, (2) la escasez de estudios relacionados a la optimización de variables del proceso de digestión anaerobia y comparación de la eficiencia de diferentes residuos, (3) los limitados recursos técnicos y económicos para investigar y desarrollar tecnologías accesibles que permitan valorizar adecuadamente los residuos. En cuanto a las consecuencias, se tienen: Acumulación insostenible de residuos sólidos que genera impactos negativos en el ambiente (generación de malos olores, emisión de gases de efecto invernadero, ocupación incontrolada el territorio generando la destrucción del paisaje y de los espacios naturales) y en la salud humana (insuficiente capacidad de los rellenos sanitarios existentes en la región frente a la producción acelerada y creciente de residuos sólidos, creación de focos infecciosos que provocan la proliferación de vectores como plagas de insectos y roedores). Posible contaminación de aguas subterráneas, suelos, y aguas superficiales por aguas residuales urbanas y agroindustriales. Pérdida del potencial energético de residuos.
Hipótesis planteada
Es posible valorizar los residuos sólidos urbanos, aguas residuales urbanas y residuos agroindustriales generados en la ciudad de Arequipa mediante el uso de digestores anaerobios tubulares de bajo costo para la producción de biogás. Asimismo optimizar la operación de estos digestores, y desarrollar tecnologías para eliminar los patógenos del fertilizante obtenido, logrando el máximo aprovechamiento de los residuos.
Resultados esperados
Como resultado de la ejecución del proyecto obtendremos la implementación de 03 Digestores Anaerobios tubulares en funcionamiento, con los cuales obtendremos 02 Productos con valor económico agregado a partir de la digestión de residuos, los que generarán biól y biogás.
En consecuencia también se obtendrán:
- 03 Profesionales Capacitados (pasantías, cursos talleres, etc. con duración mayor a 24HH)
- 03 Artículos publicados en revistas indizadas en la base Scopus o Web of Science (un artículo publicado por el Investigador Principal y su equipo de co-investigadores y 02 artículos publicados por cada grupo de 03 investigadores junior).
- 01 Ponencia realizada Internacionalmente.
- 01 Ponencias realizadas nacionalmente.
- 06 profesionales titulados en la modalidad tesis formato artículo
Impactos esperados
Impacto Ambiental
El principal impacto medio ambiental radica en la gestión y valorización de residuos sólidos urbanos, aguas residuales urbanas y agroindustriales que hoy en día son vertidos al suelo o agua sin tratamiento alguno para de esta forma disminuir la proliferación de vectores y riesgos en la salud humana promoviendo una mejor gestión a estos residuos que están asociados directamente con la problemática identificada. Además, reduce los gases de efecto invernadero ya que el biogás y digerido va sustituir el uso de fertilizantes, de carbón y otras fuentes de combustibles fósiles.
Impacto Económico
El principal impacto económico es el potencial energético que se puede obtener a través del tratamiento anaerobio de residuos sólidos, haciendo auto sostenible el sistema y generando un excedente que puede ser utilizado como fuente de energía renovable. Por ejemplo, se han instalado varios digestores anaeróbicos en mercados y el gas producido es utilizado en la cocina de los mismos. Este beneficio representa ahorro para los productores en energía y fertilizantes.
Impacto Científico-Tecnológico
Se desarrollarán nuevos lineamientos para el tratamiento de residuos sólidos urbanos, aguas residuales urbanas y agroindustriales mediante tecnologías limpias, amigables con el ambiente y que generen un valor agregado mediante su potencial energético. También se investigaran nuevas procesos estrategias para aumentar la eficiencia de los digestores tubulares tanto en la producción de biogás como en la calidad del fertilizante.
Impacto Social
En proyecto generará tres publicaciones en revistas indexadas para la titulación en formato artículo de seis investigadores Junior. La formación de estos investigadores representa un aporte al conocimiento de la comunidad científica, además consolida y fortalece investigadores a nivel local y regional. Además los bienes adquiridos durante el desarrollo de la investigación servirán para equipar laboratorios y a su vez contribuir con la formación académica de estudiantes de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa y sus futuras investigaciones.