Sostenibilidad energética en zonas rurales altoandinas mediante la producción de biogás a partir de lactosuero y estiércol bovino en biorreactores semicontinuos

Abstract

Las comunidades rurales altoandinas enfrentan limitaciones persistentes en el acceso a la energía y desafíos en la gestión de residuos derivados de la actividad lechera, particularmente el lactosuero dulce de queso (LSD) y el estiércol bovino (EB). Este estudio evaluó el desempeño de la codigestión anaerobia psicrófila de LSD y EB en biorreactores tubulares semicontinuos bajo condiciones altoandinas, centrándose en la producción y composición de biogás, la estabilidad del proceso y la calidad agronómica del digestato. Se operaron cinco biorreactores tubulares de flujo pistón con un volumen líquido útil de 5.5 L durante 132 días. Se aplicó un diseño experimental progresivo: inicialmente, todos los biorreactores fueron alimentados durante 30 días con la misma composición de sustrato, conformada por 0% de LSD, 25% de EB y 75% de Agua (H2O). Posteriormente, en intervalos sucesivos de 30 días, la proporción de LSD se incrementó gradualmente en biorreactores seleccionados hasta alcanzar 25% y 50%, manteniendo constante la proporción de EB. Durante todo el período experimental se monitorearon la producción de biogás y los parámetros de estabilidad del proceso. La condición LS25 alcanzó la mayor producción acumulada de biogás y mantuvo una operación estable durante todo el estudio. En contraste, LS50 provocó una acumulación de ácidos grasos volátiles superior a 5000 mg L⁻¹, una disminución del pH hasta valores cercanos a 5.0, un incremento de la demanda química de oxígeno (DQO) por encima de 15000 mg L⁻¹ y una inhibición progresiva de la actividad metanogénica. El tratamiento LS0 presentó la mayor concentración de metano (52.34 ± 3.99%), mientras que los tratamientos con 50% de LSD registraron valores cercanos al 27%. Asimismo, el digestato mostró un incremento en las concentraciones de fósforo y potasio, aunque también aumentaron el contenido de sodio y la conductividad eléctrica. En conjunto, la condición LS25 representa la alternativa más favorable para la valorización energética y agronómica de estos residuos bajo condiciones psicrófilas altoandinas.