Agradecemos al proyecto número IT100423 de la DGAPA UNAM por el financiamiento parcial. También agradecemos a PROAN y GSI por permitirnos compartir experiencias técnicas sobre sus instalaciones completas de mejora de biogás fotosintético. Se agradece el apoyo técnico de Pedro Pastor Hernández Guerrero, Carlos Martín Sigala, Juan Francisco Díaz Márquez, Margarita Elizabeth Cisneros Ortiz, Roberto Sotero Briones Méndez y Daniel de los Cobos Vasconcelos. Una parte de esta investigación se realizó en el Laboratorio de Ingeniería Ambiental del IIUNAM con certificado ISO 9001:2015.

1. Configuración del sistema
NOTA: En la Figura 2 se muestra un diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del sistema descrito en este protocolo.
<ol><li>Puesta en marcha del reactor<ol><li>Prepare el terreno nivelándolo y compactándolo para mejorar la estabilidad del reactor.</li>
		<li>En un campo abierto, excave dos hoyos alargados y a 3 m del extremo, excave además un hoyo de 3 m2 y 1 m de profundidad (conocido como pozo de aireación).</li>
		<li>Coloque dos HRAP (Figura 3) dentro del espacio sobre soportes metálicos cubiertos con geomembrana. Cada reactor debe tener una capacidad operativa de 22,2m3.</li>
		<li>Coloque una bomba de aire por reactor de 1728,42 vatios (2,35 hp) cerca del punto de los HRAP donde se excavaron los pozos de aireación.</li>
		<li>Fije una rueda de paletas (movida por un motor eléctrico de 1103,24 vatios [1,5 hp]) a través del reactor para promover el contacto entre la biomasa y los medios.</li>
	</ol></li>
	<li>Configuración del tratamiento de gases (Figura 4)<ol><li>Construya la columna de desorción con un tubo de cloruro de polivinilo (PVC) de 6", donde la corriente de entrada entra a 2 m de la parte superior cubierta y la corriente de salida fluye desde la parte inferior (Figura 2).</li>
		<li>Configure el tanque de absorción (Vt: 2,55 m3), donde la corriente de entrada gaseosa (biogás no tratado) burbujea desde el fondo a través de 11 tubos difusores y proviene del digestor anaeróbico a través de una tubería de PVC de 4" que pasa por un soplador de biogás, un rotámetro de 1" y un puerto de muestreo, mientras que el líquido proviene de la recirculación del medio después de la columna de desorción en la parte inferior del tanque. La salida de líquido se encuentra en el costado del tanque. Transporta el medio enriquecido conCO2 a la columna de control de nivel, y el gas sale por la salida en la parte superior del tanque, que está conectada con una tubería de PVC de 1" para conducir el biometano obtenido a un quemador para su combustión continua (Figura 2).</li>
		<li>Conecte el tanque de absorción a la columna de desorción a través de un tubo de PVC de 4", pasando por un puerto de muestreo entre ambas operaciones (Figura 2).</li>
		<li>Construya la columna de control de nivel con un tubo de PVC de 6" donde la entrada se encuentra en la parte inferior. Dispone de dos salidas (controladas con válvulas de mariposa), en función de las necesidades del sistema; el primero se ubica a una altura de 2,5 m y el segundo a 3 m del suelo (Figura 2).</li>
		<li>Conecte los fotobiorreactores HRAP a través de una tubería de PVC de 2" a la columna de desorción de 6", pasando por una bomba centrífuga de recirculación (1103,24 vatios [1,5 hp]) y un rotámetro de 1" (Figura 2).</li>
		<li>Conecte la columna de control de nivel a través de un tubo de PVC de 4" a un tubo de PVC cédula 40, pasando a través de un puerto de muestreo. A continuación, conéctelo a una porción de tubería de PVC flexible, seguido de otro tubo de PVC cédula 40 y, finalmente, un tubo de PVC de 4", que se abre a los fotobiorreactores HRAP (Figura 2).</li>
		<li>Configure el bypass de la columna de desorción con una tubería de PVC de 2" y conéctelo al tubo principal antes del puerto de muestreo (Figura 2).</li>
	</ol></li>
</ol>2. Pruebas funcionales del sistema
<ol><li>Bomba centrífuga de recirculación (1103,24 vatios [1,5 CV])<ol><li>Para determinar el caudal máximo de la bomba, cebe el interior durante al menos 10 minutos para evitar la succión de aire y póngala en marcha a 230 V y 1 fase.</li>
		<li>Pruebe el flujo de recirculación dejándolo fluir a través del rotámetro de 1".</li>
	</ol></li>
	<li>Sistema de burbujeo de biogás<ol><li>Para determinar la fuerza requerida para burbujear al menos una columna de aire equivalente a 200 mbar, pruebe al menos 3 sopladores con diferentes potencias (485,52 vatios [0,66 hp], 1838,74 vatios [2,5 hp] y 3309,74 vatios [4,5 hp]) burbujeando aire en el tanque de absorción.</li>
		<li>Verifique visualmente el tamaño y la distribución alcanzados por las burbujas de aire dentro del tanque. En las condiciones de funcionamiento aquí descritas, el diámetro medio previsto de las burbujas es de 3 mm.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Inoculación y crecimiento en condiciones de interior
<ol><li>Transferir una cepa pura de Arthrospira maxima de placas de agar a 15 mL de medio mineral acuoso17 (NaHCO3 [10 g/L], Na3PO4 ·12H2O [0,033 g/L], NaNO3 [0,185 g/L], MgSO4 ·7H2O [0,014 g/L], FeSO4 ·7H2O [0,0008 g/L], NaCl [0,4 g/L]).</li>
	<li>Amplíe el cultivo a matraces de 500 ml con medio acuoso Jourdan inocuo, utilizando el 100% del volumen del matraz, y déjelo crecer en fotoperiodos de 12 h de luz / 12 h de oscuridad utilizando lámparas de diodos emisores de luz (LED) con dispositivo de montaje en superficie (SMD) 2835 que proporcione luz fría a 2000 lm y bajo mezcla continua mediante burbujeo de aire (0,3 L/min o 0,6 vvm). (paso que dura alrededor de 1 mes).</li>
	<li>Continúe el proceso de escalado añadiendo el 20% del volumen anterior al nuevo volumen hasta alcanzar los 50 L.</li>
	<li>Adaptar el cultivo a las condiciones de funcionamiento con luz natural y a los medios de cultivo Jourdan en un invernadero en sacos transparentes de 50 L (paso que dura alrededor de 2 meses).</li>
	<li>Continúe escalando en estas condiciones hasta 5m3 fotobiorreactores HRAP (paso que dura alrededor de 2 meses).</li>
</ol>4. Puesta en marcha operativa del sistema en condiciones exteriores
<ol><li>Añadir el volumen total de estos fotobiorreactores HRAP de 5m3 a los fotobiorreactores HRAP de 13m3 situados en el exterior y rellenar el resto del volumen con medio de cultivo Jourdan. Comienza a mezclar a través de una rueda de paletas a una velocidad de 30 cm/s, cultivando en modo batch durante 15 días o hasta que alcance los 0,7 g/L (paso que dura alrededor de 1 mes).</li>
	<li>Una vez que el crecimiento alcance los 0,7 g/L, transfiera el volumen a los 22,2m3 HRAP operativos, llene el resto con medios Jourdan y ajuste la rueda de paletas a una velocidad de 30 cm/s. Dejar crecer la biomasa hasta que alcance 0,7 g/L y un pH de 10; Una vez que se cumplan estas condiciones, comience a tomar muestras y cosechar, si es necesario.</li>
	<li>Iniciar la recirculación de líquido desde el fotobiorreactor HRAP hasta el tanque de absorción a caudal variable para aumentar la productividad de la biomasa. Comience a burbujear el biogás a un flujo promedio de 3,5 m3/h después de 2 h para proporcionar carbono inorgánico al cultivo. Presta atención al pH ya que debe mantenerse por encima de 9. NOTA: Antes de recircular el medio a través del tanque de absorción, cebe la bomba centrífuga descrita anteriormente.</li>
	<li>Adición de nutrientes: Monitoree las condiciones de nutrientes semanalmente durante la cosecha y el balance general de nitrógeno asumiendo un estado estacionario calculado como se muestra: MNaNO3 = (MBiomasa x 0,10)/0,12 [g] Dónde: MNaNO3 = Masa de nitrato de sodio [g] MBiomasa = Biomasa cosechada [g] 1.10: Rendimiento másico de nitrógeno/biomasa16 [g/g] 1.12: Fracción másica de nitrógeno en nitrato de sodio [g/g]</li>
	<li>Con los resultados del balance de nitrógeno, reformule el medio Jourdan para agregar la cantidad proporcional de Na3PO4·12H2O, MgSO4·7H2O y FeSO4·7H2O. No agregue más bicarbonato de sodio o cloruro de sodio. NOTA: Disuelva los nutrientes en agua limpia antes de agregarlos a los reactores.</li>
	<li>Controle la evaporación del agua y agréguela semanalmente si es necesario.</li>
</ol>5. Muestreo y análisis
<ol><li>Biogás<ol><li>Muestrear el biogás de la salida de muestreo antes del tanque de absorción y de la salida de muestreo después del tanque conectando una bolsa de fluoruro de polivinilo de 10 L a la salida con un tubo flexible de diámetro apropiado; Coloque cada uno en bolsas separadas de fluoruro de polivinilo.</li>
		<li>Calibre el analizador de gas portátil poniendo el transductor de presión a cero y esperando a que se estabilice. Para ello, pulse Inicio, luego Siguiente, y conecte un tubo transparente y un tubo amarillo según las instrucciones del analizador. Presione Siguiente y, finalmente, Lecturas de gas.</li>
		<li>Conecte cada muestra contenida dentro de las bolsas de fluoruro de polivinilo al analizador, presione Next y mida las concentraciones de CH4, CO2,O2 y H2S como %vol desde ambos puntos del sistema.</li>
		<li>Determine la relación líquido/biogás de recirculación volumétrica (L/G) dividiendo el flujo de recirculación líquida por el flujo de producción de biogás. Calcule el flujo de gas correspondiente (m3 / h) que presenta la mayor eficiencia de eliminación de CO2 y H2S.</li>
	</ol></li>
	<li>Medición en línea de las condiciones del sistema (pH, oxígeno disuelto, temperatura)<ol><li>Calibrar todos los sensores de acuerdo con las especificaciones del fabricante.</li>
		<li>Coloque un sensor de pH, un sensor de oxígeno disuelto (OD) y un sensor de temperatura en el líquido de cada HRAP. NOTA: Para conocer la marca y las especificaciones de cada uno de los sensores, revise el archivo de la Tabla de materiales.</li>
		<li>Conecte los sensores de pH y OD a un dispositivo de adquisición de datos que consiste en un procesador de cuatro núcleos de 64 bits a 1,4 GHz conectado a una pantalla portátil que almacena un programa Python prefabricado escrito en el Entorno Integrado de Desarrollo y Aprendizaje (IDLE) 2.7.<ol><li>Abra el programa a través de la pantalla e indique los intervalos de tiempo para almacenar cada punto de datos (en este caso, cada 2 min).</li>
			<li>Crea una hoja de cálculo en la que el programa almacene automáticamente los datos que recopile.</li>
			<li>Haga clic en el botón que dice ON, lo que indica que está listo para comenzar a almacenar datos.</li>
			<li>Para detener la adquisición de datos, haga clic en el botón que dice OFF.</li>
			<li>Para descargar la información, inserte un bus serie universal (USB) e importe la hoja de cálculo.</li>
		</ol></li>
		<li>Conecte el sensor de temperatura a un termoregistrador para almacenar los datos registrados durante los experimentos.</li>
	</ol></li>
	<li>Pruebas exploratorias cortas<ol><li>Determinar el L/G más eficiente<ol><li>Regule el flujo de biogás entrante para seleccionar el valor L/G que se va a probar (0.5, 1, 1.5, 1.6, 2, 2.5, 3.3, 3.4).</li>
			<li>Medir el pH y las concentraciones de entrada y salida de cada gas (CH4, CO2, H2S, O2, N2) al inicio y cada 15 min durante una hora (60 min), utilizando los instrumentos descritos anteriormente.</li>
			<li>Determine el L/G más eficiente comparando los valores de salida y elija el más conveniente de acuerdo con las necesidades del experimento.</li>
		</ol></li>
		<li>Relación entre L/G, pH y CO2<ol><li>Elija al menos dos L/G para comparar.</li>
			<li>Para cada L/G, medir el pH y las concentraciones de entrada y salida de CO2, y deH2S,O2 y N2 como control al inicio, cada 15 min durante 60 min, y luego cada hora durante un total de 5 h, utilizando los instrumentos descritos anteriormente.</li>
			<li>Calcule los porcentajes de eliminación deCO2 utilizando la ecuación: %Eliminación de CO2 = ((CO2de entrada - CO2de salida)/(CO2de entrada)) x 100</li>
			<li>Graficar los resultados y comparar el comportamiento del pH y elCO2 para cada uno de los L/G's ensayados.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>Curva de calibración para correlacionar el peso de la biomasa por litro de cultivo frente a la absorbancia a 750 nm18<ol><li>Muestree el cultivo de algas para tratar de obtener una absorbancia de 1.0. Si el cultivo tiene una absorbancia inferior a 1,0, extraiga agua por filtración (filtro de 0,45 μm) de una muestra de cultivo. Si la absorbancia es mayor que 1, se puede disminuir agregando un medio de cultivo fresco.</li>
		<li>Preparar cinco suspensiones celulares de algas con la muestra y añadir medio de cultivo fresco, en volumen/volumen (V/V) porcentaje: 100%, 80%, 60%, 40% y 20%.</li>
		<li>Mida y registre la absorbancia a 750 nm de las cinco soluciones con un espectrofotómetro utilizando cubetas de plástico, donde el medio de cultivo fresco es el blanco.</li>
		<li>Determinar el peso de biomasa por litro de cultivo de cada suspensión filtrando 10 mL a través de un filtro de 0,45 μm previamente pesado y secando la muestra en un desecador de sílice durante 24 h y posteriormente 48 h para asegurar un peso constante. Repita este paso para cada una de las cinco soluciones. NOTA: No se recomienda una temperatura más alta (por encima de 60 °C) para el secado debido a la pérdida de ciertos compuestos clave que podrían volatilizarse y cambiar el peso de la muestra.</li>
		<li>Una vez confirmado el peso, calcule la concentración de biomasa dentro del reactor con la ecuación: Concentración de biomasa = (Peso de biomasa - peso del filtro) x 1000/Volumen filtrado [g/L]</li>
		<li>Realizar una regresión lineal de los datos de peso de la biomasa en gramos por litro de cultivo en función de la absorbancia medida a 750 nm utilizando una hoja de cálculo o cualquier otro software. El coeficiente de regresión lineal debe ser mayor que 0,95; de lo contrario, la curva no es útil y se debe repetir el protocolo. NOTA: Se describe como peso de biomasa y no como peso seco como la mayoría de los métodos porque el método de secado utilizado no permite la eliminación completa del agua en la muestra, dejando un contenido de agua de menos del 5%19.</li>
	</ol></li>
	<li>Crecimiento de la biomasa<ol><li>Monitoree los reactores todos los días. Tomar una muestra de 1 L del punto medio entre la rueda de paletas y su retorno de cada cultivo y llevarla al laboratorio.</li>
		<li>Verifique el crecimiento de la colonia y la pureza del cultivo bajo el microscopio.</li>
		<li>Mida y registre la absorbancia a 750 nm de las muestras con un espectrofotómetro, donde el medio de cultivo fresco es el blanco.</li>
		<li>Comparar con la curva de calibración para obtener el peso estimado de la biomasa en gramos por litro.</li>
		<li>Registre el crecimiento de cada reactor de canalización.</li>
	</ol></li>
	<li>Producción de biomasa - cosecha<ol><li>Monitoree los reactores todos los días. Si el crecimiento de la biomasa supera los 0,7 g/L durante el muestreo, es necesario cosechar.</li>
		<li>Alternando entre ambos HRAP, coloque una malla de poliéster en la parte superior de una sección en un extremo del reactor y coloque un extremo de un tubo de PVC flexible dentro del flujo del líquido para que el otro extremo drene el líquido en la parte superior de la malla.</li>
		<li>Escurrir entre 4500 L y 7500 L (dependiendo de la saturación de biomasa del reactor) sobre la malla, manteniendo un flujo continuo de retorno al HRAP correspondiente. La biomasa quedará retenida en la malla.</li>
		<li>Para cosechar, retire la malla de la parte superior del reactor y colóquela en una superficie diferente para raspar la biomasa y colóquela en un embudo.</li>
		<li>Empuje la biomasa a través del embudo para crear formas alargadas en la parte superior de una malla limpia y seca; Coloque la malla en una habitación cálida y cubierta (34-36 °C) durante 48-72 h.</li>
		<li>Una vez seca, retirar la biomasa de la malla y pesarla. Calcule la concentración de biomasa cosechada en g/L con estas ecuaciones: Volumen de líquido drenado = Caudal de la bomba x Tiempo de drenaje [L] Concentración de biomasa cosechada = Peso de biomasa de la biomasa cosechada/Volumen de líquido escurrido [g/L]</li>
	</ol></li>
</ol>

Cultivo de microalgas para la obtención de biometano a partir de residuos porcinos Biogás

<ol>
	<li>Mu&#241;oz, R., Meier, L., Diaz, I., Jeison, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+the+state-of-the-art+of+physical/chemical+and+biological+technologies+for+biogas+upgrading.">A review on the state-of-the-art of physical/chemical and biological technologies for biogas upgrading.</a> Rev Environ Sci Biotechnol. 14, 727-759 (2015).</li><li>Karimi, B., Shokrinezhad, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Air+pollution+and+mortality+among+infant+and+children+under+five+years:+A+systematic+review+and+meta-analysis.">Air pollution and mortality among infant and children under five years: A systematic review and meta-analysis.</a> Atmospheric Pollut Res. 11 (6), 61-70 (2020).</li><li>Koengkan, M., Fuinhas, J. 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M., Lebrero, R., Mu&#241;oz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+analysis+of+biogas+upgrading+technologies:+Photosynthetic+vs+physical/chemical+processes.">A comparative analysis of biogas upgrading technologies: Photosynthetic vs physical/chemical processes.</a> Algal Res. 25, 237-243 (2017).</li><li>Mar&#237;n, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anaerobic+digestion+of+food+waste+coupled+with+biogas+upgrading+in+an+outdoors+algal-bacterial+photobioreactor+at+pilot+scale.">Anaerobic digestion of food waste coupled with biogas upgrading in an outdoors algal-bacterial photobioreactor at pilot scale.</a> Fuel. 324, 124554 (2022).</li><li>Bahr, M., D&#237;az, I., Dominguez, A., Gonz&#225;lez S&#225;nchez, A., Mu&#241;oz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microalgal-biotechnology+as+a+platform+for+an+integral+biogas+upgrading+and+nutrient+removal+from+anaerobic+effluents.">Microalgal-biotechnology as a platform for an integral biogas upgrading and nutrient removal from anaerobic effluents.</a> Environ Sci Technol. 48 (1), 573-581 (2014).</li><li>Franco-Morgado, M., Alc&#225;ntara, C., Noyola, A., Mu&#241;oz, R., Gonz&#225;lez-S&#225;nchez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+photosynthetic+biogas+upgrading+based+on+a+high+rate+algal+pond+under+alkaline+conditions:+Influence+of+the+illumination+regime.">A study of photosynthetic biogas upgrading based on a high rate algal pond under alkaline conditions: Influence of the illumination regime.</a> Sci Total Environ. 592, 419-425 (2017).</li><li>. Manuel de culture artisanale de spiruline Available from: <a target="_blank" href="https://www.scribd.com/document/513003475/Manuel-de-Culture-Artisanale-de-Spiruline">https://www.scribd.com/document/513003475/Manuel-de-Culture-Artisanale-de-Spiruline</a> (2006)</li><li>Lu, L., Yang, G., Zhu, B., Pan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+on+three+quantitating+methods+of+microalgal+biomass.">A comparative study on three quantitating methods of microalgal biomass.</a> Indian J Geo-Mar Sci. 46, 2265-2272 (2017).</li><li>Sukarni, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermogravimetric+analysis+of+the+combustion+of+marine+microalgae+Spirulina+platensis+and+its+blend+with+synthetic+waste.">Thermogravimetric analysis of the combustion of marine microalgae Spirulina platensis and its blend with synthetic waste.</a> Heliyon. 6 (9), e04902 (2020).</li><li>Kundu, S., Zanganeh, J., Moghtaderi, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+understanding+explosions+from+methane-air+mixture.">A review on understanding explosions from methane-air mixture.</a> J Loss Prev Process Ind. 40, 507-523 (2016).</li><li>Serejo, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+biogas+flow+rate+on+biomass+composition+during+the+optimization+of+biogas+upgrading+in+microalgal-bacterial+processes.">Influence of biogas flow rate on biomass composition during the optimization of biogas upgrading in microalgal-bacterial processes.</a> Environ Sci Technol. 49 (5), 3228-3236 (2015).</li><li>Toledo-Cervantes, A., Madrid-Chirinos, C., Cantera, S., Lebrero, R., Mu&#241;oz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+the+gas-liquid+flow+configuration+in+the+absorption+column+on+photosynthetic+biogas+upgrading+in+algal-bacterial+photobioreactors.">Influence of the gas-liquid flow configuration in the absorption column on photosynthetic biogas upgrading in algal-bacterial photobioreactors.</a> Bioresour Technol. 225, 336-342 (2017).</li><li>Posadas, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimization+of+biomethane+oxygen+concentration+during+biogas+upgrading+in+algal-bacterial+photobioreactors.">Minimization of biomethane oxygen concentration during biogas upgrading in algal-bacterial photobioreactors.</a> Algal Res. 12, 221-229 (2015).</li><li>Gonz&#225;lez S&#225;nchez, A., FloresM&#225;rquez, T. E., Revah, S., Morgan Sagastume, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enrichment+and+cultivation+of+a+sulfide-oxidizing+bacteria+consortium+for+its+deploying+in+full-scale+biogas+desulfurization.">Enrichment and cultivation of a sulfide-oxidizing bacteria consortium for its deploying in full-scale biogas desulfurization.</a> Biomass Bioenergy. 66, 460-464 (2014).</li><li>Gonz&#225;lez-S&#225;nchez, A., Posten, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fate+of+H2S+during+the+cultivation+of+Chlorella+sp.+deployed+for+biogas+upgrading.">Fate of H2S during the cultivation of Chlorella sp. deployed for biogas upgrading.</a> J Environ Manage. 191, 252-257 (2017).</li><li>Hussain, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microalgae+an+ecofriendly+and+sustainable+wastewater+treatment+option:+Biomass+application+in+biofuel+and+bio-fertilizer+production.+A+review.">Microalgae an ecofriendly and sustainable wastewater treatment option: Biomass application in biofuel and bio-fertilizer production. A review.</a> Renew Sustain Energy Rev. 137, 137 (2021).</li><li>lvarez-Gonz&#225;lez, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+microalgae+grown+in+wastewater+reduce+the+use+of+inorganic+fertilizers.">Can microalgae grown in wastewater reduce the use of inorganic fertilizers.</a> J Environ Manage. 323, 116224 (2022).</li><li>Deepika, P., MubarakAli, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+and+assessment+of+microalgal+liquid+fertilizer+for+the+enhanced+growth+of+four+crop+plants.">Production and assessment of microalgal liquid fertilizer for the enhanced growth of four crop plants.</a> Biocatal Agric Biotechnol. 28, 101701 (2020).</li><li>. Perspectives for a european standard on biomethane: a Biogasmax proposal Available from: <a target="_blank" href="https://trimis.ec.europa.eu/sites/default/files/project/documents/20120601_135059_69928_d3_8_new_lmcu_bgx_eu_standard_14dec10_vf__077238500_0948_26012011.pdf">https://trimis.ec.europa.eu/sites/default/files/project/documents/20120601_135059_69928_d3_8_new_lmcu_bgx_eu_standard_14dec10_vf__077238500_0948_26012011.pdf</a> (2010)</li><li>. Biomethane - Oxygen Content Assessment Available from: <a target="_blank" href="https://www.gasnetworks.ie/docs/corporate/gas-regulation/Oxygen-concentration-report-17985-AI-RPT-001-Rev-5-Biomethane-review-Penspen.pdf">https://www.gasnetworks.ie/docs/corporate/gas-regulation/Oxygen-concentration-report-17985-AI-RPT-001-Rev-5-Biomethane-review-Penspen.pdf</a> (2018)</li><li>. European biomethane standards for grid injection and vehicle fuel use Available from: <a target="_blank" href="https://www.biosurf.eu/wordpress/wp-content/uploads/2015/06/9.-Arthur_Wellinger.pdf">https://www.biosurf.eu/wordpress/wp-content/uploads/2015/06/9.-Arthur_Wellinger.pdf</a> (2017)</li><li>. NORMA Oficial Mexicana NOM-001-SECRE-2010, Especificaciones del gas natural (cancela y sustituye a la NOM-001-SECRE-2003, Calidad del gas natural y la NOM-EM-002-SECRE-2009, Calidad del gas natural durante el periodo de emergencia severa) Available from: <a target="_blank" href="https://www.dof.gob.mx/normasOficiales/3997/sener/sener.html">https://www.dof.gob.mx/normasOficiales/3997/sener/sener.html</a> (2010)</li><li>Sharifian, R., Wagterveld, R. M., Digdaya, I. A., Xiang, C., Vermaas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+carbon+dioxide+capture+to+close+the+carbon+cycle.">Electrochemical carbon dioxide capture to close the carbon cycle.</a> Energy Environ Sci. 14, 781-814 (2021).</li><li>Masoj&#237;dek, J., Torzillo, G., Kobl&#237;&#382;ek, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photosynthesis+in+Microalgae.">Photosynthesis in Microalgae.</a> Handbook of Microalgal Culture. , (2013).</li><li>Rendal, C., Witt, J., Preuss, T. G., Ashauer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+framework+for+algae+modeling+in+regulatory+risk+assessment.">A framework for algae modeling in regulatory risk assessment.</a> Environ Toxicol Chem. 42 (8), 1823-1838 (2023).</li><li>Alami, A. H., Alasad, S., Ali, M., Alshamsi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+algae+for+CO2+capture+and+accumulation+and+simultaneous+production+of+biomass+for+biodiesel+production.">Investigating algae for CO2 capture and accumulation and simultaneous production of biomass for biodiesel production.</a> Sci Total Environ. 759, 143529 (2021).</li></ol>

Conflicto de intereses. Los autores declaran que no tienen ningún conflicto de intereses.

A lo largo de los años, esta tecnología de algas ha sido probada y utilizada como alternativa a las duras y costosas técnicas fisicoquímicas para purificar el biogás. Particularmente, el género Arthrospira es ampliamente utilizado para este propósito específico, junto con Chlorella. Sin embargo, son pocas las metodologías que se realizan a escala semi-industrial, lo que agrega valor a este procedimiento.
Es fundamental mantener concentraciones deO2 más ba...

En los últimos años, han surgido varias tecnologías para purificar el biogás a biometano, promoviendo su uso como combustible no fósil, mitigando así las emisiones de metano no aireables1. La contaminación del aire es un problema que afecta a la mayor parte de la población mundial, particularmente en las zonas urbanizadas; En definitiva, alrededor del 92% de la población mundial respira aire contaminado2. En América Latina, las tasas de contaminación del aire son generadas principalmente por el uso de combustibles, ya que en 2014, el 48% de la contaminación del aire fue provocada por el sector de producción de electricidad y calor3.
En la última década, cada vez se han propuesto más estudios sobre la relación entre los contaminantes en el aire y el aumento de las tasas de mortalidad, argumentando que existe una fuerte correlación entre ambos conjuntos de datos, particularmente en poblaciones infantiles.
Como una forma de evitar que continúe la contaminación del aire, se han propuesto varias estrategias; uno de ellos es el uso de fuentes de energía renovables, incluyendo turbinas eólicas y células fotovoltaicas, que disminuyen la liberación deCO2 a la atmósfera 4,5. Otra fuente de energía renovable proviene del biogás, un subproducto de la digestión anaeróbica de la materia orgánica, producido junto con un digestato orgánico líquido6. Este gas está compuesto por una mezcla de gases, y sus proporciones dependen de la fuente de materia orgánica utilizada para la digestión anaeróbica (lodos de depuradora, estiércol de ganado o biorresiduos agroindustriales). Generalmente, estas proporciones sonCH4 (53%-70%vol), CO2 (30%-47%vol), N2 (0%-3%vol), H2O (5%-10%vol), O2 (0%-1%vol), H2S (0-10.000 ppmv), NH3 (0-100 ppmv), hidrocarburos (0-200 mg/m3) y siloxanos (0-41 mg/m3)7,8,9, donde la comunidad científica está interesada en el gas metano ya que es el componente energético renovable de la mezcla.
Sin embargo, el biogás no puede quemarse simplemente como se obtuvo, ya que los subproductos de la reacción pueden ser nocivos y contaminantes; Esto plantea la necesidad de tratar y purificar la mezcla para aumentar el porcentaje de metano y disminuir el resto, convirtiéndolo esencialmente en biometano10. Este proceso también se conoce como actualización. A pesar de que, en la actualidad, existen tecnologías comerciales para este tratamiento, estas tecnologías tienen varios inconvenientes económicos y ambientales 11,12,13. Por ejemplo, los sistemas con carbón activado y lavado con agua (ACF-WS), lavado con agua a presión (PWS), permeación de gas (GPHR) y adsorción por oscilación de presión (PSA) presentan algunos inconvenientes económicos o de otro tipo de impacto ambiental. Una alternativa viable (Figura 1) es el uso de sistemas biológicos como los que combinan microalgas y bacterias cultivadas en fotobiorreactores; Algunas ventajas incluyen la simplicidad de diseño y operación, los bajos costos operativos y sus operaciones y subproductos respetuosos con el medio ambiente 10,13,14. Cuando el biogás se purifica a biometano, este último se puede utilizar como sustituto del gas natural, y el digestato se puede implementar como una fuente de nutrientes para apoyar el crecimiento de microalgas en el sistema10.
Un método ampliamente utilizado en este procedimiento de mejora es el crecimiento de microalgas en fotorreactores de canalización abierta junto con una columna de absorción debido a los menores costos de operación y al mínimo capital de inversión necesario6. El tipo de reactor de canalización más utilizado para esta aplicación es el estanque de algas de alta velocidad (HRAP), que es un estanque de canalización poco profundo donde la circulación del caldo de algas se produce a través de una rueda de paletas de baja potencia14. Estos reactores necesitan grandes superficies para su instalación y son muy susceptibles a la contaminación si se utilizan en condiciones exteriores; en los procesos de purificación de biogás, se aconseja utilizar condiciones alcalinas (pH > 9,5) y el uso de especies algales que prosperen en niveles de pH más altos para mejorar la eliminación de CO2 yH2S evitando la contaminación15,16.
Esta investigación tuvo como objetivo determinar las eficiencias del tratamiento del biogás y la producción final de biometano utilizando fotobiorreactores HRAP acoplados a un sistema de columna de absorción-desorción y un consorcio de microalgas.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1&#34; rotameter</td>
			<td>CICLOTEC</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#34; rotameter</td>
			<td>GPI</td>
			<td>A10-LMA100IA1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Absorption tank</td>
			<td>EFISA</td>
			<td>Made under previous design</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air blower (2.35 HP)</td>
			<td>Elmo Rietschle</td>
			<td>2BH11007AH01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biogas blower (2 HP)</td>
			<td>Elmo Rietschle</td>
			<td>2BH11007AH01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biogas composition measure</td>
			<td>Geotech</td>
			<td>BIOGAS 5000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data-acquisition device</td>
			<td>LabJack Co.</td>
			<td>U3-LV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diffuser tubes</td>
			<td>Aero-Tube</td>
			<td>C3060AR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DO sensor</td>
			<td>Applisens</td>
			<td>Z10023525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dodecahydrated trisodium phosphate&#160;</td>
			<td>Quimica PIMA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dodecahydrated trisodium phosphate&#160;</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>35963</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Durapore membrane (45 &#181;m)</td>
			<td>MerckMillipore</td>
			<td>HVLP04700&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric motor 1.5 HP</td>
			<td>Weg</td>
			<td>00158ET3ERS56C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferrous sulfate heptahydrate</td>
			<td>Agroquimica Samet</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferrous sulfate heptahydrate</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>63593</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Geomembrane</td>
			<td>GEOSINCERE</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate heptahydrate</td>
			<td>Tepeyac</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate heptahydrate</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>63623</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paddle wheel</td>
			<td>GSI</td>
			<td>Made under previous design</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH sensor</td>
			<td>Van London pHoenix</td>
			<td>715-772-0041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Portable screen</td>
			<td>Rasspberry</td>
			<td>Pi 3 B+</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recirculation centrifugal pump (1.5 HP)</td>
			<td>Aquapak&#160;</td>
			<td>ALY 15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Industria del alcali</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>12903</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Sal Colima</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>24912</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium nitrate</td>
			<td>Vitraquim</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium nitrate</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>41903</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Storing program (pH, DO)</td>
			<td>&#160;Python Software Foundation&#160;</td>
			<td>Python IDLE 2.7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tedlar bags</td>
			<td>SKC Inc.</td>
			<td>232-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature recorder</td>
			<td>T&#38;D</td>
			<td>TR-52i</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis Spectrophotometer</td>
			<td>ThermoFisher Scientific instrument</td>
			<td>GENESYS 10S&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>EVAR</td>
			<td>EV-40</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

biogas purification through the use of a microalgae-bacterial system in semi-industrial high rate algal ponds

En los últimos años, han surgido una serie de tecnologías para purificar el biogás en biometano. Esta purificación conlleva una reducción de la concentración de gases contaminantes como el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno para aumentar el contenido de metano. En este estudio, utilizamos una tecnología de cultivo de microalgas para tratar y purificar el biogás producido a partir de residuos orgánicos de la industria porcina para obtener biometano listo para usar. Para el cultivo y la purificación, se instalaron dos fotobiorreactores de estanque abierto de 22,2m3 acoplados a un sistema de columna de absorción-desorción en San Juan de los Lagos, México. Se probaron varias relaciones líquido/biogás de recirculación (L/G) para obtener las mayores eficiencias de eliminación; se midieron otros parámetros, como el pH, el oxígeno disuelto (OD), la temperatura y el crecimiento de la biomasa. Los L/G más eficientes fueron 1.6 y 2.5, resultando un efluente de biogás tratado con una composición de 6.8%vol y 6.6%vol en CO2, respectivamente, y eficiencias de remoción paraH2S de hasta 98.9%, además de mantener valores de contaminación deO2 menores a 2%vol. Encontramos que el pH determina en gran medida la eliminación deCO2 , más que L/G, durante el cultivo debido a su participación en el proceso fotosintético de las microalgas y su capacidad para variar el pH cuando se solubiliza debido a su naturaleza ácida. El oxígeno disuelto y la temperatura oscilaron como se esperaba entre los ciclos naturales de luz-oscuridad de la fotosíntesis y la hora del día, respectivamente. El crecimiento de la biomasa varió con la alimentación con CO2 y nutrientes, así como con la recolección en reactores; sin embargo, la tendencia seguía siendo preparadas para el crecimiento.

In recent years, several technologies have emerged to purify biogas to biomethane, promoting its use as non-fossil fuel, therefore mitigating undesairable methane emissions1. Air pollution is a problem that affects most of the world&#39;s population, particularly in urbanized areas; ultimately, around 92% of the world&#39;s population breathe polluted air2. In Latin America, the air pollution rates are mostly created by the use of fuels, whereby in 2014, 48% of the air pollution was brought on by the electricity and heat production sector3.
In the last decade, more and more studies on the relationship between pollutants in the air and the increase in mortality rates have been proposed, arguing that there is a strong correlation between both datasets, particularly in children populations.
As a way to avoid the continuation of air pollution, several strategies have been proposed; one of these is the use of renewable energy sources, including wind turbines and photovoltaic cells, which diminish the CO2 release into the atmosphere4,5. Another renewable energy source comes from biogas, a byproduct of the anaerobic digestion of organic matter, produced along with a liquid organic digestate6. This gas is composed of a mixture of gasses, and their proportions depend on the source of organic matter used for anaerobic digestion (sewage sludge, cattle manure, or agro-industrial biowaste). Generally, these proportions are CH4 (53%-70%vol), CO2 (30%-47%vol), N2 (0%-3%vol), H2O (5%-10%vol), O2 (0%-1%vol), H2S (0-10,000 ppmv), NH3 (0-100 ppmv), hydrocarbons (0-200 mg/m3) and siloxanes (0-41 mg/m3)7,8,9, where the scientific community is interested in the methane gas since this is the renewable energetic component of the mixture.
However, biogas cannot be simply burned as obtained because the byproducts of the reaction can be harmful and contaminant; this raises the need to treat and purify the mixture to increase the percentage of methane and decrease the rest, essentially converting it into biomethane10. This process is also known as upgrading. Even though, currently, there are commercial technologies for this treatment, these technologies have several economic and environmental drawbacks11,12,13. For example, systems with activated carbon and water washing (ACF-WS), pressure water washing (PWS), gas permeation (GPHR), and pressure swing adsorption (PSA) present some economic or other drawbacks of environmental impact. A viable alternative (Figure 1) is the use of biological systems such as those that combine microalgae and bacteria grown in photobioreactors; some advantages include the simplicity of design and operation, the low operating costs, and its environmentally friendly operations and byproducts10,13,14. When biogas is purified to biomethane, the latter can be used as a substitute for natural gas, and the digestate can be implemented as a source of nutrients to support microalgae growth in the system10.
A method widely used in this upgrading procedure is the growth of microalgae in open raceway photoreactors coupled with an absorption column due to the lower operation costs and the minimal investment capital needed6. The most used type of raceway reactor for this application is the high-rate algal pond (HRAP), which is a shallow raceway pond where the circulation of the algal broth occurs via a low-power paddle wheel14. These reactors need large areas for their installation and are very susceptible to contamination if used in outdoor conditions; in biogas purification processes, it is advised to use alkaline conditions (pH &#62; 9.5) and the use of algal species that thrive in higher pH levels to enhance the removal of CO2 and H2S while avoiding contamination15,16.
This research aimed to determine the biogas treatment efficiencies and final production of biomethane using HRAP photobioreactors coupled with an absorption-desorption column system and a microalgae consortium.

Autor destacado: Escalamiento de la biotecnología de microalgas para mejorar la producción de biometano 

Purificación de biogás mediante el uso de un sistema de microalgas-bacterias en estanques semiindustriales de algas de alta tasa

Siguiendo el protocolo, el sistema fue construido, probado e inoculado. Se midieron y almacenaron las condiciones, y se tomaron y analizaron las muestras. El protocolo se realizó durante un año, comenzando en octubre de 2019 y durando hasta octubre de 2020. Es importante mencionar que a partir de ahora, los HRAP se denominarán RT3 y RT4.
Productividad del biometano Con el fin de determinar las condiciones que promueven la mayor remoción deH2S y CO2...

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La contaminación del aire afecta la calidad de vida de todos los organismos. Aquí, describimos el uso de la biotecnología de microalgas para el tratamiento de biogás (eliminación simultánea de dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno) y la producción de biometano a través de estanques semiindustriales abiertos de algas de alta tasa y el posterior análisis de la eficiencia del tratamiento, el pH, el oxígeno disuelto y el crecimiento de microalgas.

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of ...

Nuestra investigación se centra en el desarrollo de biotecnología de microalgas sostenible y viable para el biometano. Demostramos que fue posible escalar el filtro de biogás a cierta escala industrial en otras condiciones. El proceso de escalado tiene como objetivo tratar mayores flujos de biogás en instalaciones más pequeñas con el objetivo de hacerlo más viable económicamente. Adicionalmente, el proceso busca promover condiciones de operación que puedan conducir a una mayor producción de valor por parte de los productos extraídos de la biomasa de microalgas.A través de un proceso a gran escala expuesto a condiciones exteriores, hemos descubierto varias especies de microalgas que nos permiten operar el filtro de microalgas de manera eficiente. También hemos identificado las condiciones óptimas de operación que conducen a una mayor concentración volumétrica de biometano. Pudimos escalar con éxito el filtro de microalgas a operaciones a gran escala e identificar las condiciones óptimas de funcionamiento para que los fotobiorreactores y el filtro de microalgas alcancen concentraciones de metano de hasta el 85% de volumen.El uso de otras especies de microalgas en las mismas condiciones de funcionamiento podría mejorar la eficiencia del rendimiento del filtro de microalgas. En primavera verano, el aumento de la temperatura ayudará a la eficiencia del sistema.

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Research

JoVE Journal

Environment

Biogas Purification through the use of a Microalgae-Bacterial System in Semi-Industrial High Rate Algal Ponds

1.6K vistas.  Universidad Nacional Autónoma de México. Nuestra investigación se centra en el desarrollo de biotecnología de microalgas sostenible y viable para el biometano. Demostramos que fue posible escalar el filtro de biogás a cierta escala industrial en otras condiciones. El proceso de escalado tiene como objetivo tratar mayores flujos de biogás en instalaciones más pequeñas con el objetivo de hacerlo más viable económicamente. Adicionalmente, el proceso busca promover condiciones de operación que puedan conducir a una mayor produc...

Video: Autor destacado: Escalamiento de la biotecnología de microalgas para mejorar la producción de biometano 

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of polluting gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide to increase the content of methane. In this study, we used a microalgal cultivation technology to treat and purify biogas produced from organic waste from the swine industry to obtain ready-to-use biomethane. For cultivation and purification, two 22.2 m3 open-pond photobioreactors coupled with an absorption-desorption column system were set up in San Juan de los Lagos, Mexico. Several recirculation liquid/biogas ratios (L/G) were tested to obtain the highest removal efficiencies; other parameters, such as pH, dissolved oxygen (DO), temperature, and biomass growth, were measured. The most efficient L/Gs were 1.6 and 2.5, resulting in a treated biogas effluent with a composition of 6.8%vol and 6.6%vol in CO2, respectively, and removal efficiencies for H2S up to 98.9%, as well as maintaining O2 contamination values of less than 2%vol. We found that pH greatly determines CO2 removal, more so than L/G, during cultivation because of its participation in the photosynthetic process of microalgae and its ability to vary pH when solubilized due to its acidic nature. DO, and temperature oscillated as expected from the light-dark natural cycles of photosynthesis and the time of day, respectively. Biomass growth varied with CO2 and nutrient feeding as well as reactor harvesting; however, the trend remained primed for growth.

Air pollution impacts the quality of life of all organisms. Here, we describe the use of microalgae biotechnology for the treatment of biogas (simultaneous removal of carbon dioxide and hydrogen sulfide) and the production of biomethane through semi-industrial open high-rate algal ponds and subsequent analysis of treatment efficiency, pH, dissolved oxygen, and microalgae growth.

Investigación

Medio ambiente

Inoculation and Growth of Arthrospira maxima in a High-Rate Algal Pond (HRAP) to Purify Biogas from Swine Waste

Inoculation and Growth of Arthrospira maxima  in a High-Rate Algal Pond (HRAP) to Purify Biogas from Swine Waste  

Inoculación y crecimiento de Arthrospira maxima en un estanque de algas de alta tasa (HRAP) para purificar biogás a partir de desechos porcinos