CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Estudi de l'efecte de l'aplicació de nanopartícules de ferro zerovalent en la digestió anaeròbia de purins de porc en condicions psicròfiles

Estudiant que ha llegit aquest projecte:

Tutor/a o Cotutor/a: CERRILLO MORENO, MÍRIAM

Departament: DEAB

Títol: Estudi de l'efecte de l'aplicació de nanopartícules de ferro zerovalent en la digestió anaeròbia de purins de porc en condicions psicròfiles

Data inici oferta: 12-01-2023      Data finalització oferta: 12-09-2023

Estudis d'assignació del projecte:

    Lloc de realització:


    En empresa (cal signar un conveni de cooperació)

            Tutor/a Extern: August Bonmatí Blasi
            Institució/Empresa: IRTA

    Segon tutor/a extern: Victor Riau

    Paraules clau:
    Nanopartícules, Digestió anaeròbia, Purins, Ferro zerovalent, Metà

    Descripció del contingut i pla d'activitats:
    La utilització de nanopartícules en processos de digestió
    anaeròbia és un concepte innovador, que ha estat aplicat amb èxit
    per optimitzar la producció de biogàs de fangs de depuradora i
    purins. Els resultats obtinguts en condicions d'operació a
    temperatura termòfila i mesòfila en la digestió anaeròbia de
    purins són prometedors, però manquen estudis sobre l'efecte de
    l'adició de nanopartícules en la digestió anaeròbia en condicions
    psicròfiles (20 °C).

    L'objectiu del present treball és l'estudi de l'efecte de
    l'aplicació de nanopartícules de ferro en la digestió anaeròbia
    de purí de porc en condicions psicròfiles. La metodologia que
    s'emprarà serà la realització prèvia d'assaigs en discontinu amb
    diferents dosis de nanopartícules, i la posterior operació de dos
    reactors anaerobis en continu alimentats amb purí porcí.

    Es realitzaran les tasques següents:

    1. Revisió bibliogràfica sobre l'aplicació de nanopartícules de
    ferro en reactors anaerobis.

    2. Disseny del procés d'addició de nanopartícules i programació
    del pla de mostreig per determinar l'evolució del procés de
    digestió anaeròbia.

    3. Preparació de les solucions de nanopartícules a utilitzar.

    4. Preparació de l'alimentació dels reactors de digestió
    anaeròbia, manteniment dels mateixos, presa de dades i mostreig
    periòdic seguint el pla dissenyat.

    5. Elaboració de les dades obtingudes per a la determinació de
    l'efecte de l'aplicació de les nanopartícules en la producció de
    biogàs.

    6. Elaboració de conclusions i orientació sobre el disseny de
    nous processos d'aplicació de nanopartícules en digestió
    anaeròbia de purins per millorar els resultats obtinguts.

    Aquest treball es realitzarà en el marc del projecte GEMBESH, en
    el qual participen el tutors com investigadors, i l'estudiant
    s'integrarà en l'equip del projecte.

    Overview (resum en anglès): Nowadays, livestock manure, especially pig slurry, presents a significant environmental problem. In Catalonia, there are approximately 7.9 million pigs that generate around 9.4 million tons of slurries each year (INE, 2020). This waste not only poses problems for soil and water, but the gases emitted into the atmosphere also contribute to the greenhouse effect.
    Currently, there are treatment technologies available to reduce the negative effects caused by this type of waste, which holds great potential to be used as an energy source. Among these methods, anaerobic digestion (AD) is one of the most widely used. AD allows the recovery of a large amount of energy contained in organic matter in the form of methane and carbon dioxide-rich biogas, while also obtaining a much more stable digested product.
    This study examines the effect of adding zerovalent iron nanoparticles (nZVI) to laboratory-scale anaerobic digesters for pig slurry treatment, aiming to increase the production and quality of biogas under psychrophilic conditions (ambient temperature). Experiments have been conducted in two types of configurations: discontinuous, to determine the optimal dosage of nanoparticles (NPs), and afterwards in a continuous system, using a complete mixed tank reactor (continuous stirred tank reactor, CSRT), both under psychrophilic conditions. Monitoring has been carried out, tracking both the biogas and methane production, as well as the characteristics of the final effluent.
    Discontinuous assay results show that the optimal dosage of NPs to achieve the highest biogas production is 84 mg NP/g VS, compared to the other treatments of 42 and 168 mg NP/g VS. Using the higher dosage, there is inhibition of microbial activity.
    Continuous results have shown a 10% increase in methane concentration compared to the control reactor. However, a decrease in the total volumetric biogas production has also been observed due to various factors such as temperature, ammonia concentration in the reactor, and changes in the microbial population caused by the presence of the nanoparticles.
    Based on the obtained results, it can be concluded that the addition of iron particles in anaerobic digestion is an interesting strategy for on-site improvement of biogas production.

    © CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC