Presentacion explicativa de un texto cientifico sobre la fermentacion en estado solido de los desechos de la industria vinicola.

1. Fermentación en estado
sólido del desecho generado
en la industria vinícola
• Manuel Vega Di Nezio
• Hernán Casas
• Fernando Alcazar
1

2. Objetivo
2

3. Evaluar el efecto de la aireación en el biorreactor
de lecho fijo semi sólido de bagazo de uva,
proveniente de la elaboración de vino, sobre los
parámetros indicadores de la biotransformación:
• Humedad
• Población microbiana
• Relación C/N
• Temperatura
• pH
Estos parámetros se evaluaron a diversos flujos de
aire y tiempos de aireación.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
3

4. Problema
• Aumento de la cantidad de desechos producidos
por la industria en todo el mundo.
• Los desechos suelen estar constituidos por
sustancias biodegradables y pueden ser usados
para diversos fines mediante la aplicación de
biotecnología.
• Se debe mantener un manejo adecuado de estos
residuos para evitar problemas de contaminación.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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5. Solución
• Biodegradación aeróbica de compuestos
orgánicos. También conocida como “compostage”
• Los MO son los encargados de transformar el
material en nuevos productos.
• Se deben dar condiciones de humedad y
aireación adecuadas para poder obtener un
producto estable, libre de patógenos, que pueda
ser usado para acondicionamiento de suelos.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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6. Antecedentes
•
Italia: Compostajes utilizando desechos de
tomates, residuos de corcho, cáscaras de olivo y
lodos de tenerías vegetales como sustrato.
• España: Debido al aumento de desechos de la
industria vitícola y de aceite de oliva se
empezaron a estudiar compostajes en estos
residuos.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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7. Materiales y métodos
7

8. • Bagazo de Uva: Bagazo recién
prensado, secado al sol recibiendo
volteos cada 3 horas.
En el procedimiento experimental
al bagazo se le agrego agua, para
aportar humedad a los MO.
Luego se colocó en el biorreactor.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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9. Biorreactor usado: Tanque cilíndrico de acero
inoxidable, que posee una cámara de aire en la
parte inferior y una capacidad de operación de
98 litros.
El sistema de disposición del lecho consiste en un
soporte de plástico que posee una serie de
orificios, que garantizan la circulación de aire
uniformemente.
El aire es suministrado por un compresor.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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10. • Se realizaron corridas para flujos de aire
variables, de 30, 50, 80 y 140 l/min. y tiempos de
aireación de 2 y 3 horas.
• El pH, temperatura y humedad se midieron a
diario.
• El contenido de C, N y el recuento de bacterias
se determinaron al principio y al final de la
operación.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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11. Mediciones
• Temperatura: termómetro con termocupla
• Carbono: medición microanalítica de carbono
• Nitrógeno, humedad y pH: se determinaron por
microkjeldahl y mediante potenciómetro
• Número de colonias (hongos y bacterias): AN
para bacterias y extracto de malta para hongos.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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12. Resultados
12

13. Resultados generales
Parámetros del bagazo de uva
pH
4,12
Humedad(%)
10
Nitrógeno(%)
2,18
Carbono(%)
50,18
Relación C/N
23,02
Porcentaje de hongos (UFC/ml de muestra)
2,8x10^5
Porcentaje de bacterias (UFC/ml de muestra)
2,8x10^5
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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14. Humedad
La humedad en el compostaje es un
parámetro muy importante ya que es el
medio de transporte y disolución de
los nutrientes requeridos por los
microorganismos.
Se mantuvo entre el 30% y el 60%, valores
adecuados para llevar a cabo la biodegradación.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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15. pH
Días
Valores de pH
30 L/min.
2 Hrs.
50 L/min.
3 Hrs.
2 Hrs.
80 L/min.
3 Hrs.
2 Hrs.
140 L/min.
3 Hrs.
2 Hrs.
3 Hrs.
1
4,2
4,08
4,2
4,6
3,4
4,1
4,24
4,16
2
4,42
4,31
4,5
4,5
3,7
4,2
4,35
4,07
3
5,39
5,8
4,9
5,8
4,5
4,6
4,66
4,29
4
6,58
6,16
6,9
7,6
6,2
5,6
6,57
5,05
5
6,83
6,42
7,1
7,8
6,9
6,6
6,82
5,96
6
7,37
6,55
7
8
7,4
6,9
6,82
6,23
7
7,56
6,77
7,1
7,51
7,2
7,08
7,36
6,49
8
7,78
6,8
7,31
8,3
7,5
7,17
7,24
6,56
9
7,34
6,96
7,4
8,45
7,9
7
7,12
6,69
10
7,37
7,15
7,3
8,2
7,9
7,11
6,39
6,71
11
7,6
7,1
7,44
8,35
7,9
7,1
7,39
6,86
12
7,78
7,2
7,4
8,36
7,9
7,45
7,2
6,97
13
7,83
7,17
8
8,44
7,9
7,4
7,25
7,02
14
7,63
7,33
8,1
8,49
7,9
7,67
7,3
7,07
15
7,72
7,34
8,13
8,41
7,9
8,2
7,93
7,34
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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16. El pH se mantuvo acido hasta el 6to día de
aireación y se fue incrementando hacia los
últimos días.
El incremento del pH puede deberse a la
perdida de ácidos orgánicos, a través de la
volatilización (altas temperaturas), y la
liberación de amoniaco por efecto de la
descomposición microbiana.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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17. Crecimiento microbiano
Hongos
Flujo de aireación UFC - 2 hrs. UFC - 3 hrs.
(L/min.)
aireación aireación
30 20x10^6
1,86x10^6
50 7,5x10^6
1,21x10^6
80 13,5x10^6
1,78x10^6
140 15x10^6
8,9x10^6
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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18. Bacterias
Flujo de aireación UFC - 2 hrs. UFC - 3 hrs..
(L/min.)
aireación aireación
30 6,8x10^5
24x10^6
50 1,9x10^5
28,3x10^6
80 4,0x10^5
25x10^5
140 6,5x10^5
22x10^6
La concentración de m.o fue menor al finalizar el
experimento, quizás debido a los factores bióticos
(actividad protozoarios en el desecho) o factores
abióticos como la luz UV.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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19. Temperatura
Días
Valores de pH
30 L/min.
2 Hrs.
50 L/min.
3 Hrs.
2 Hrs.
80 L/min.
3 Hrs.
2 Hrs.
140 L/min.
3 Hrs.
2 Hrs.
3 Hrs.
1
24
24
26
27
23
26
23,7
23
2
25
27
41
27
24
27
26,7
23
3
36
34,81
41
40
34
40
37,5
25
4
42
39,5
40
46
37
40
37,6
29,3
5
44
41,06
40
38
46
40
37,6
33,7
6
45
41,69
37
37
48
40
30,17
34,74
7
37
41,89
35
37,5
52
41
32
35,65
8
40
31,2
3234
38,5
48
41
28
45,39
9
37
30,77
31
37,4
37
43
30,25
45,38
10
37
29,3
29
34,3
32
34
31,3
46,25
11
38
28,54
28
32,38
30
37
35,3
35,48
12
37
28,06
28
30,22
30
35
36,7
29,27
13
37
29,2
29
32,7
30
34
34,6
28,3
14
36
27,5
29
30,7
30
32
27,2
25
15
35
27
28
31,3
30
29
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Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
19

20. En todos los casos la temperatura experimentó
un incremento desde el rango mínimo de 23º27º hasta valores máximos de 37,6º.
El incremento de la temperatura es un
indicador del desarrollo de la actividad
microbiana en un proceso aeróbico y esta
determinado por el calor de reacción que se
libera en la reacciones bioquímicas llevadas a
cabo.
Las altas temperaturas alcanzadas en este
proceso reducen el riesgo de crecimiento
microbiano patógeno (Nº optima:20
35º-55º)
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013

21. Nitrógeno
inicial: 2.18
final: 2.58 – 3.34
- Síntesis protoplasma celular.
- Aumenta la concentración de N reciclado
con la muerte de los microorganismos.
- Temperatura inferior a 90°C – no se
producen pérdidas de N volátil, ni NH3.
Conservación de Nutrientes.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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22. Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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23. Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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24. Carbono
inicial: 50,18%
final: 40,56% - 47,29%
- Degradación del Carbono y su posterior
formación de CO2.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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25. Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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26. Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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27. Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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28. Relación C/N
Inicial 23.02
Final 13.13 - 17.03
Los valores finales se deben al descenso de
la cantidad de Carbono y al aumento de
la cantidad de Nitrógeno.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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29. Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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30. Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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31. Conclusiones
31

32. •
El flujo de aire usado y los tiempos de aireación
afectan el contenido de nitrógeno en el abono
orgánico, pero el efecto causado por el flujo de
aire sobre el contenido de nitrógeno no dependió
del tiempo de aireación seleccionado.
• El flujo de aire empleado afecto la relación C/N
en el abono orgánico, no siendo así el tiempo de
aireación sobre la relación C/N. Sin embargo, el
efecto causado por el flujo de aire no dependió del
tiempo de aireación seleccionado.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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33. Condiciones optimas:
Flujo de aire de 50 L/min.
Tiempo de aireación de 2 horas.
Vega Di Nezio-Casas-Alcazar. Biorreactores 2013
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34. FIN
34