Producción de biogás a partir de estiércol porcino y co-sustratos orgánicos: evaluación de la eficiencia de tres tratamientos en Retes, Perú
Barra lateral del artículo
Contenido principal del artículo
Resumen
La gestión inadecuada de los residuos agropecuarios en el centro poblado de Retes (Huaral), considerado un núcleo productivo clave de la región Lima, plantea importantes desafíos ambientales. Este estudio evaluó la eficiencia de la producción de biogás mediante la co-digestión anaeróbica de estiércol porcino con otros sustratos orgánicos locales para ofrecer una solución sostenible. Se implementó un diseño experimental con tres tratamientos en reactores tipo batch de 120 L durante un periodo de 42 días: T1) estiércol porcino y estiércol de cuy; T2) estiércol porcino y residuos orgánicos de origen vegetal; y T3) una mezcla ternaria de estiércol porcino, estiércol de cuy y residuos orgánicos de origen vegetal. Cada semana se monitoreó la producción de biogás, el pH, la temperatura y la presión. Los resultados demostraron que el tratamiento T3 mostró una mayor eficiencia, alcanzando un volumen acumulado de 49.6 L de biogás, superando en un 10.5% a T1 (44.9 L) y en un 31.6% a T2 (37.7 L). El éxito del T3 se atribuyó a su capacidad para mantener un pH estable y óptimo (7.2-7.5) durante las fases de máxima actividad biológica, favoreciendo la metanogénesis. Se concluye que la co-digestión de múltiples sustratos es la estrategia más efectiva, dado que la combinación de materiales optimiza las condiciones fisicoquímicas y asegura un proceso más estable y productivo en la generación de biogás.
Detalles del artículo
Sección
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
Los autores conservan los derechos de autor y ceden a la revista el derecho de la primera publicación y pueda editarlo, reproducirlo, distribuirlo, exhibirlo y comunicarlo en el país y en el extranjero mediante medios impresos y electrónicos. Asimismo, asumen el compromiso sobre cualquier litigio o reclamación relacionada con derechos de propiedad intelectual, exonerando de responsabilidad a la Editorial Tecnológica de Costa Rica. Además, se establece que los autores pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en esta revista.
Cómo citar
Referencias
[1] U.S. Department of Agriculture, Foreign Agricultural Service, “Livestock and Poultry: World Markets and Trade,” Apr. 2025. [Online]. Available: https://www.fas.usda.gov/data/livestock-and-poultry-world-markets-and-trade-04102025
[2] OCDE y FAO, “OCDE-FAO Perspectivas Agrícolas 2022-2031,” Oct. 2022. [Online]. Diponible en: https://doi.org/10.1787/820EF1BB-ES
[3] J. A. Foley et al., “Solutions for a cultivated planet,” Nature, vol. 478, no. 7369, pp. 337-342, 2011.https://doi.org/10.1038/nature10452
[4] M. Wang et al., “Microbial mechanism for improving biogas production performance from boiling acidified pig manure feedstock,” Bioresource. Technol., vol. 419, p. 132104, 2025. https://doi.org/10.1016/J.BIORTECH.2025.132104
[5] J. T. LeJeune and A. N. Wetzel, “Preharvest control of Escherichia coli O157 in cattle,” J. Anim. Sci., vol. 85, no. 13 Suppl., pp. E73-E80, 2007. https://doi.org/10.2527/JAS.2006-612
[6] C. Xu et al., “Mini-review: Antibiotic-resistant Escherichia coli from farm animal-associated sources,” Antibiotics, vol. 11, no. 11, p. 1535, 2022. https://doi.org/10.3390/antibiotics11111535
[7] J. Miner et al., Managing Livestock Wastes to Preserve Environmental Quality. Ames, IA, USA: Iowa State Univ. Press, 2000. Available: https://archive.org/details/managinglivestoc0000mine
[8] M. H. Ward et al., “Drinking water nitrate and human health: An updated review,” Int. J. Environ. Res. Public Health, vol. 15, no. 7, p. 1557, 2018. https://doi.org/10.3390/ijerph15071557
[9] R. M. Sharpe and N. E. Skakkebaek, “Are oestrogens involved in falling sperm counts and disorders of the male reproductive tract?,” Lancet, vol. 341, no. 8857, pp. 1392-1396, 1993. https://doi.org/10.1016/0140-6736(93)90953-E
[10] I. M. Ramírez-Sánchez et al., “Efectos de los estrógenos como contaminantes emergentes en la salud y el ambiente,” Tecnol. y Cienc. del Agua, vol. 6, no. 5, pp. 31-42, 2015. https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-24222015000500003
[11] M. A. Sarabia-Méndez et al., “Producción de biogás mediante codigestión anaerobia de excretas de borrego y rumen adicionadas con lodos procedentes de una planta de aguas residuales,” Rev. Int. Contam. Ambient., vol. 33, no. 1, pp. 109-116, 2017. https://doi.org/10.20937/RICA.2017.33.01.10
[12] J. J. Hoyos-Sebá et al., “Animal manure in the context of renewable energy and value-added products: A review,” Chem. Eng. Process. - Process Intensif., vol. 196, p. 109660, 2024. https://doi.org/10.1016/J.CEP.2023.109660
[13] Q. Zhang et al., “Biogas from anaerobic digestion processes: Research updates,” Renew. Energy, vol. 98, pp. 108-119, 2016. https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.02.029
[14] P. G. Kougias and I. Angelidaki, “Biogas and its opportunities-A review,” Front. Environ. Sci. Eng., vol. 12, no. 3, pp. 1-12, 2018. https://doi.org/10.1007/s11783-018-1037-8
[15] M. Askari et al., “Landfill biogas production process,” Proc. Int. Conf. Food Engineering and Biotechnology, vol. 09, pp. 208-212, 2011. http://dx.doi.org/10.13140/2.1.1761.0886
[16] FAO, “Guía teórico-práctica sobre el biogás y los biodigestores,” Colección Documentos Técnicos N° 12, Buenos Aires, Argentina, 2019. [Online]. Disponible en: https://openknowledge.fao.org/handle/20.500.14283/ca5082es
[17] M. Varnero, Manual de biogás. Santiago, Chile: FAO, 2011. [Online]. Disponible en: https://openknowledge.fao.org/items/71b5b48f-4ba2-44fc-ba9a-4188e3ca4838
[18] D. Castillo and C. Tito, “Obtención de biogás a partir de excremento de cuy en condiciones ambientales en Tacna Perú,” Cienc. & Desarro., vol. 13, no. 85, pp. 84-91, 2019. https://doi.org/10.33326/26176033.2011.13.284
[19] J. Mata-Alvarez et al., “A critical review on anaerobic co-digestion achievements between 2010 and 2013,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 36, pp. 412-427, 2014. https://doi.org/10.1016/J.RSER.2014.04.039
[20] J. C. Solarte Toro et al., “Evaluación de la digestión y co-digestión anaerobia de residuos de comida y de poda en bioreactores a escala laboratorio,” Revista ION, vol. 30, no. 1, p. 105-116, 2017. https://doi.org/10.18273/revion.v30n1-2017008
[21] R. Castro-Rivera et al., “Producción de biogás mediante codigestión de estiércol bovino y residuos de cosecha de tomate (Solanum lycopersicum L.),” Rev. Int. Contam. Ambient., vol. 36, no. 3, pp. 529-539, 2020. https://doi.org/10.20937/RICA.53545
[22] K. Hagos et al., “Anaerobic co-digestion process for biogas production: Progress, challenges and perspectives,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 76, pp. 1485-1496, 2017. https://doi.org/10.1016/J.RSER.2016.11.184
[23] X. Wang et al., “Optimizing feeding composition and carbon–nitrogen ratios for improved methane yield during anaerobic co-digestion of dairy, chicken manure and wheat straw,” Bioresour. Technol., vol. 120, pp. 78-83, 2012. https://doi.org/10.1016/J.BIORTECH.2012.06.058
[24] J. Ning et al., “Effects of C/N ratio on biogas production by anaerobic co-digestion of pig manure and corn straw,” Trans. Chin. Soc. Agric. Eng., vol. 34, no. Z, pp. 93-98, 2018. https://doi.org/10.11975/J.ISSN.1002-6819.2018.Z.015
[25] M. Kumari and M. K. Chandel, “Anaerobic co-digestion of sewage sludge and organic fraction of municipal solid waste: Focus on mix ratio optimization and synergistic effects,” J. Environ. Manage., vol. 345, p. 118821, 2023. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118821
[26] J. E. Barreda-Del-Carpio et al. , “Co-digestión de tres tipos de estiércol (vaca, cuy y cerdo) para obtener biogás en el sur del Perú,” Rev. Investig. Altoandin., vol. 24, no. 3, pp. 174.181, 2022. https://doi.org/10.18271/RIA.2022.457
[27] Y. D. Valdez y D. M. Lozano, “Producción de biogás mediante combinación de estiércol vacuno y de cuy en la región Moquegua,” Tesis de título, Univ. Continental, Huancayo, Perú, 2023. [Online]. Disponible en: https://repositorio.continental.edu.pe/handle/20.500.12394/14035
[28] R. F. Vargas et al., “Enhancement of biogas production using nanostructured magnetite (Fe3O4) in a biodigester fed with Peruvian guinea pig manure,” RSC Adv., vol. 15, no. 19, pp. 15375-15383, 2025. https://doi.org/10.1039/D5RA00102A
[29] H. Carrère et al., “Improving pig manure conversion into biogas by thermal and thermo-chemical pretreatments,” Bioresour. Technol., vol. 100, no. 15, pp. 3690-3694, 2009. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.01.015
[30] M. H. Gerardi, The Microbiology of Anaerobic Digesters. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2003. https://doi.org/10.1002/0471468967
[31] A. Pérez y P. Torres, “Índices de alcalinidad para el control del tratamiento anaerobio de aguas residuales fácilmente acidificables,” Ing. Compet., vol. 10, no. 2, pp. 41-52, 2008. http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=291323482002
[32] J. Mata-Alvarez, Biomethanization of the Organic Fraction of Municipal Solid Wastes. London, UK: IWA Publishing, 2005, pp. 59-61. https://doi.org/10.2166/9781780402994
[33] A. J. Ward et al., “Optimisation of the anaerobic digestion of agricultural resources,” Bioresour. Technol., vol. 99, no. 17, pp. 7928-7940, 2008. https://doi.org/10.1016/J.BIORTECH.2008.02.044
[34] L. C. Corrales et al., “Bacterias anaerobias: procesos que realizan y contribuyen a la sostenibilidad de la vida en el planeta,” Nova, vol. 13, no. 23, pp. 55-80, 2015. https://doi.org/10.22490/24629448.1717
[35] R. Lauri et al., “Acidogenic fermentation of urban organic waste: Effect of operating parameters on process performance and safety,” Chem. Eng. Trans., vol. 86, pp. 55-60, 2021. https://doi.org/10.3303/CET2186010
[36] C. Gonzalez-Fernandez et al., “Anaerobic digestion of microalgal biomass: Challenges, opportunities and research needs,” Bioresour. Technol., vol. 198, pp. 896-906, 2015. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.09.095
[37] F. Xu et al., “Anaerobic digestion of food waste - Challenges and opportunities,” Bioresour. Technol., vol. 247, pp. 1047-1058, 2018. https://doi.org/10.1016/J.BIORTECH.2017.09.020
[38] S. D. Hafner and S. Astals, “Systematic error in manometric measurement of biochemical methane potential: Sources and solutions,” Waste Manage., vol. 91, pp. 147-155, 2019. https://doi.org/10.1016/J.WASMAN.2019.05.001