A pesar de la gran candad de ventajas que los sistemas RAS pueden ofrecer, estos beneficios de RAS se ven socavados por sus desafíos, como los altos gastos operativos y de capital, el uso intensivo de energía y la eliminación/tratamiento de un gran volumen de material de desecho concentrado compuesto por materia fecal de pescado y alimentos no consumidos.
Las partículas de desecho generadas por RAS generalmente se recolectan y concentran en lodos utilizando sistemas de filtración mecánica y gravitacionales, respectivamente.
Una vez retirados de los estanques de cultivo de peces, la eliminación del lodo resultante a menudo presenta desafíos relacionados con la deshidratación, el almacenamiento y la reubicación.
Además, la eliminación suele ser costosa en áreas con regulaciones de descarga estrictas, lo que limita la cantidad de materia orgánica concentrada y nutrientes en los cuerpos de agua locales o en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales.
Los lodos de pescado, biológicamente ricos en materia orgánica y nutrientes como nitrógeno y fósforo, presentan una oportunidad única de valorización de residuos.
La incorporación de la tecnología RAS en la economía circular mediante el desvío y la valorización de los lodos residuales para otros usos ofrece un incentivo económico para los acuicultores.
Una posibilidad para la valorización de la materia orgánica puede ser la digestión anaeróbica (AD), un método que brinda una solución sostenible y productiva a la degradación de la materia orgánica y podría ayudar a las instalaciones a reducir los costos de energía.
Biogás, un subproducto obtenido de los desechos
La digestión anaeróbica es un proceso biológico que ocurre en ambientes sin oxígeno, donde la degradación de la materia orgánica por parte de microorganismos especializados produce biogás rico en energía.
El biogás contiene 50–75 % de metano (CH 4 ), 25–50 % de CO 2 y pequeñas cantidades de vapor de agua, amoníaco (NH 3 ), sulfuro de hidrógeno (H 2 S) y trazas de otros gases.
En particular, el CH 4 en biogás se puede utilizar para generar calor y electricidad.
El proceso AD también reduce y estabiliza la masa total de sólidos y solubiliza los nutrientes, creando un subproducto fertilizante.
Los digestores anaeróbicos se han utilizado para la remediación de desechos animales y lodos de aguas residuales municipales con gran éxito debido a sus capacidades de tratamiento y posterior producción de energía renovable.
Evaluación de su uso, dependiendo de las concentraciones
Sin embargo, diferentes materias primas (es decir, materiales de desecho para ser digeridos) producen cantidades y calidades variables de biogás a partir del proceso AD.
Si el biogás contiene altas concentraciones de H 2 S, su uso para generar electricidad se vuelve más complejo, ya que el H 2 S puede causar una corrosión significativa en los equipos de generación de energía.
Se incurre en gastos adicionales porque será necesario depurar el biogás de H 2 S antes de su utilización.
Producido naturalmente durante el proceso AD, la concentración de H 2 S varía dependiendo de la cantidad de componentes ricos en azufre en los desechos.
Las concentraciones generalmente oscilan entre 50 y 10 000 ppm, pero se pueden observar hasta 15 000 ppm cuando se trata material rico en azufre.
La presencia de materia orgánica y sulfato en la materia prima de AD promueve el crecimiento de bacterias reductoras de sulfato (SRB).
En condiciones anaeróbicas, los SRB pueden reducir el azufre y el sulfato para producir H 2 S en presencia de una fuente de carbono como los ácidos grasos volátiles (AGV) (un producto intermedio durante el proceso AD), piruvatos y succinatos.
La recomendación es que las nuevas materias primas de AD sean evaluadas por su potencial de H 2 S para determinar si la materia prima deseada es económicamente viable.
Expectativas del equipo investigador
Si bien el tratamiento AD de lodos de depuradora, desechos animales y desechos de alimentos como materia prima ha sido bien documentado, el tratamiento de lodos producidos por RAS todavía es considerado novedoso
Estudios anteriores han sugerido que el contenido de sólidos en el lodo RAS de agua dulce filtrado mecánicamente puede ser demasiado bajo y requerir más procesos de deshidratación para aumentar la eficiencia de AD.
Sin embargo, el exceso de carga orgánica en el reactor AD después de la deshidratación del lodo también puede generar inestabilidad en el proceso debido a la producción de AGV en exceso.
Según el conocimiento de los autores, ningún estudio se ha centrado específicamente en la concentración sólida óptima para la monodigestión de lodos RAS de agua dulce.
Además, investigaciones previas no han cuantificado el H 2S potencial de producción de lodos RAS de agua dulce.
