Automatización de un digestor anaerobio con sistema embebido para la producción de biogás a partir de residuo del aceite de palma
DOI:
https://doi.org/10.24054/rcta.v2i44.2992Palabras clave:
sistema de adquisición, digestión anaerobia, automatización, biogásResumen
Este trabajo presenta la automatización de un reactor anaerobio utilizado para la producción de biogás a partir de lodos residuales en el proceso de extracción del aceite de palma (POME). El proceso de automatización se realiza utilizando sistemas embebidos como la tarjeta Arduino DUE. Las variables que se miden en este proceso son la temperatura, el PH y la agitación; parámetros más críticos a controlar que afectan significativamente la producción de biogás y la calidad del mismo. Para controlar variables del proceso se utilizaron sensores para determinar la cantidad de metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) y ácido sulfhídrico (H2S). Para la adquisición de la data se utilizó comunicación USB entre la tarjeta embebida y el PC, utilizando Visual Basic.NET, sistema de adquisición, almacenamiento y visualización de datos de las variables del proceso de biodigestión de POME, se mide el biogás producido en tiempo real y se visualiza y almacena la información para un posterior análisis estadístico.
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Citas
R. Simpson and S. K. Sastry, Chemical and Bioprocess Engineering. 2013. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4614-9126-2
U. Rasche, “Bioreactors and Fermentors - Powerful Tools for Resolving Cultivation Bottlenecks,” White Pap., vol. 12, no. 21, pp. 1–12, 2021, [Online]. Available: www.eppendorf.group/webinar-shaker-bioreactor.
J. L. Holechek, H. M. E. Geli, M. N. Sawalhah, and R. Valdez, “A Global Assessment: Can Renewable Energy Replace Fossil Fuels by 2050?,” Sustain., vol. 14, no. 8, pp. 1–22, 2022, doi: 10.3390/su14084792. DOI: https://doi.org/10.3390/su14084792
C. Bourcet, “Empirical determinants of renewable energy deployment: A systematic literature review,” Energy Econ., vol. 85, p. 104563, 2020, doi: 10.1016/j.eneco.2019.104563. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eneco.2019.104563
Jurifa, Ingeniería de Software: Reutilización de Software, no. Parte 1. 2012.
B. Drosg, Process monitoring in biogas plants Technical Brochure, no. January 2013. 2013.
C. M. Moreno Rocha and A. A. Medina Guzmán, “Implementación de un sistema de adquisición de datos, Convertidor Análogo Digital (CAD) de 16 Bits a bajo ruido,” Rev. Agunkuyâa, vol. 11, no. 2, pp. 39–58, 2021, doi: 10.33132/27114260.1994. DOI: https://doi.org/10.33132/27114260.1994
D. Wu et al., “Commercial biogas plants: Review on operational parameters and guide for performance optimization,” Fuel, vol. 303, no. 174, 2021, doi: 10.1016/j.fuel.2021.121282. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121282
R. V. BLANCO, “Automatización De Un Biorreactor Piloto,” 2013, [Online]. Available: http://jupiter.utm.mx/~tesis_dig/11686.pdf.
C. López, F. Martínez, and O. Paredes, “Automated Process of Anaerobic Biodigestion,” Rev. Cuba. Ciencias Informáticas, vol. 10, pp. 1–16, 2016, [Online]. Available: http://scielo.sld.cu/pdf/rcci/v10s1/rcci01517.pdf.
I. Viviana, O. Ortega, I. Rivera Mariño, and E. F. Mejía, “PROPUESTA DE AUTOMATIZACIÓN DE UN PROCESO DE PRODUCCIÓN DE INÓCULO DE LEVADURA A ESCALA INDUSTRIAL PARA LA PRODUCCIÓN DE ETANOL,” vol. 13, no. 1, pp. 40–48, 2013. DOI: https://doi.org/10.19053/1900771X.3415
W. Y. Sean, Y. Y. Chu, L. L. Mallu, J. G. Chen, and H. Y. Liu, “Energy consumption analysis in wastewater treatment plants using simulation and SCADA system: Case study in northern Taiwan,” J. Clean. Prod., vol. 276, p. 124248, 2020, doi: 10.1016/j.jclepro.2020.124248. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124248
A. H. Bhatt and L. Tao, “Economic perspectives of biogas production via anaerobic digestion,” Bioengineering, vol. 7, no. 3, pp. 1–19, 2020, doi: 10.3390/bioengineering7030074. DOI: https://doi.org/10.3390/bioengineering7030074
S. K. Pramanik, “Anaerobic co-digestion of municipal organic solid waste: Achievements and perspective,” Bioresour. Technol. Reports, vol. 20, p. 101284, Dec. 2022, doi: 10.1016/J.BITEB.2022.101284. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biteb.2022.101284
C. L. Hansen and D. Y. Cheong, “Agricultural Waste Management in Food Processing,” Handb. Farm, Dairy Food Mach. Eng., pp. 673–716, Jan. 2019, doi: 10.1016/B978-0-12-814803-7.00026-9. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814803-7.00026-9
R. A. M. Boloy et al., “Waste-to-Energy Technologies Towards Circular Economy: a Systematic Literature Review and Bibliometric Analysis,” Water, Air, and Soil Pollution, vol. 232, no. 7. Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, Jul. 01, 2021, doi: 10.1007/s11270-021-05224-x. DOI: https://doi.org/10.1007/s11270-021-05224-x
J. N. Meegoda, B. Li, K. Patel, and L. B. Wang, “A review of the processes, parameters, and optimization of anaerobic digestion,” International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 15, no. 10. MDPI AG, Oct. 11, 2018, doi: 10.3390/ijerph15102224. DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph15102224
S. K. Nuhu, J. A. Gyang, and J. J. Kwarbak, “Production and optimization of biomethane from chicken, food, and sewage wastes: The domestic pilot biodigester performance,” Clean. Eng. Technol., vol. 5, p. 100298, Dec. 2021, doi: 10.1016/J.CLET.2021.100298. DOI: https://doi.org/10.1016/j.clet.2021.100298
K. Kundu, S. Sharma, and T. R. Sreekrishnan, “Influence of Process Parameters on Anaerobic Digestion Microbiome in Bioenergy Production: Towards an Improved Understanding,” Bioenergy Research, vol. 10, no. 1. Springer New York LLC, pp. 288–303, Mar. 01, 2017, doi: 10.1007/s12155-016-9789-0. DOI: https://doi.org/10.1007/s12155-016-9789-0
G. A. W. Sudiartha, T. Imai, C. Mamimin, and A. Reungsang, “Effects of Temperature Shifts on Microbial Communities and Biogas Production: An In-Depth Comparison,” Fermentation, vol. 9, no. 7, 2023, doi: 10.3390/fermentation9070642. DOI: https://doi.org/10.3390/fermentation9070642
M. D. Manogaran et al., “Effect of Temperature on Co-Anaerobic Digestion of Chicken Manure and Empty Fruit Bunch: A Kinetic Parametric Study,” Sustain., vol. 15, no. 7, pp. 1–11, 2023, doi: 10.3390/su15075813. DOI: https://doi.org/10.3390/su15075813
Z. Deng, A. L. M. Ferreira, H. Spanjers, and J. B. van Lier, “Characterization of microbial communities in anaerobic acidification reactors fed with casein and/or lactose,” Appl. Microbiol. Biotechnol., vol. 106, no. 18, pp. 6301–6316, 2022, doi: 10.1007/s00253-022-12132-5. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-022-12132-5
N. Lv et al., “pH and hydraulic retention time regulation for anaerobic fermentation: Focus on volatile fatty acids production/distribution, microbial community succession and interactive correlation,” Bioresour. Technol., vol. 347, no. September 2021, p. 126310, 2022, doi: 10.1016/j.biortech.2021.126310. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.126310
A. Nsair, S. Onen Cinar, H. Abu Qdais, and K. Kuchta, “Optimizing the performance of a large scale biogas plant by controlling stirring process: A case study,” Energy Convers. Manag., vol. 198, no. May, p. 111931, 2019, doi: 10.1016/j.enconman.2019.111931. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.111931
D. F. V. G. RIVERA, ERIKA VIVIANA MORENO, “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BIORREACTOR ESTERILIZABLE Y DE BAJO COSTO PARA EL ESTUDIO DE CRECIMIENTO DE MICROORGANISMOS,” UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS, 2017.
S. Elmoutez et al., “Design and operational aspects of anaerobic membrane bioreactor for efficient wastewater treatment and biogas production,” Environ. Challenges, vol. 10, 2023, doi: 10.1016/j.envc.2022.100671. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envc.2022.100671
I. A. Cruz et al., “An overview of process monitoring for anaerobic digestion,” Biosyst. Eng., vol. 207, pp. 106–119, 2021, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2021.04.008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2021.04.008
K. Raghunandan, Textbooks in Telecommunication Engineering Introduction to Wireless Communications and Networks. 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-92188-0
R. P. Pico, U. Rust, A. Radovici, and I. Culic, Getting Started with Secure Embedded Systems Getting Started with Secure Embedded. 2022.
N. Mohanta, R. K. Singh, J. K. Katiyar, and A. K. Sharma, “A Novel Fluid–Structure Interaction (FSI) Modeling Approach to Predict the Temperature Distribution in Single-Point Cutting Tool for Condition Monitoring During Turning Process,” Arab. J. Sci. Eng., vol. 47, no. 7, pp. 7995–8007, 2022, doi: 10.1007/s13369-021-05861-8. DOI: https://doi.org/10.1007/s13369-021-05861-8
J. Dena, J. Acevedo, V. Velasco, and V. Herrera, “Diseño y desarrollo de un sistema mecatrónico simple para el monitoreo de variables en la producción de biogás generado en un biodigestor hecho a la medida,” Innovación Y Desarro. Tecnológico, vol. 12, no. 2, pp. 50–59, 2020.
Y. Irawan, A. Febriani, R. Wahyuni, and Y. Devis, “Water quality measurement and filtering tools using Arduino Uno, PH sensor and TDS meter sensor,” J. Robot. Control, vol. 2, no. 5, pp. 357–362, 2021, doi: 10.18196/jrc.25107. DOI: https://doi.org/10.18196/jrc.25107
L. Bitjoka, A. T. Boum, M. Ndje, A. T. Boum, and J. Song-Manguelle, “Implementation of quadratic dynamic matrix control on arduino due ARM cortex-M3 microcontroller board Physics of Solar Cells and Systems View project Advanced Control for Motor Drives View project Implementation of quadratic dynamic matrix control on arduino due ARM cortex-M3 microcontroller board,” Artic. J. Eng. Technol., vol. 6, no. 2, pp. 682–695, 2017, [Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/318761954.
P. Sahu, S. Dixit, S. Mishra, and S. Srivastava, “Alcohol Detection based Engine Locking System using MQ-3 Sensor,” Int. Res. J. Eng. Technol., vol. 4, no. 4, pp. 979–981, 2017, [Online]. Available: https://www.irjet.net/archives/V4/i4/IRJET-V4I4203.pdf.
M. M. Rodríguez and P. A. Vannini, “Sustitución de importaciones de Software,” pp. 1–30, 2019, [Online]. Available: https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/59966792/informefinalusuaria20190709-18396-uxnh96-libre.pdf?1562682493=&response-content-disposition=inline%3B+filename%3DSustitucion_de_Importaciones_de_Software.pdf&Expires=1719250276&Signature=gybHLjt7tDCQr1v~qcvN4.
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