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Monterrey, N.L. Noviembre, 2014
El efecto de los gases de relleno sanitario en el ciclo de vida
vegetalEduardo Baltierra Trejo
Liliana Márquez-BenavidesJuan Manuel Sánchez-Yáñez
Instituto de Investigaciones Agropecuarias y Forestales
de la Universidad Michoacana de San Nicolás de HidalgoInstituto de Investigaciones Químico-Biológicas, UMSNH
I I A F
La digestión anaerobia de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (RSU) en los rellenos sanitarios (RESA), tiene como consecuencia la emisión de biogás.
Introducción
• Fotosíntesis• Respiración
Migración lateral:100-300 metros70 años
CO2
O2CO2
O2
CO2
O2
Intercambio de gases en herbáceas
Gas %
CH4 45-60
CO2 40-55
N2 2-5
H2S 0-1.0
O2 0.1-1
NO 0.1-1
NH3 0.1-1
H2 0-0.2
CO 0-0.2
COV 0.01-0.6
Tchobanoglous, 2005
4 a 10 L/kg/año
Emisión de biogás de RESA
Estudios “ex situ”• Chan et al., 1991 efecto del biogás en las raíces de
plantas leñosas subtropicales en un RESA en función del sitio de exposición. En sitios de mayor concentración de biogás hubo una mayor inhibición del crecimiento de las plantas leñosas subtropicales.
• Wong et al., 1992 diversidad y distribución de especies vegetales en un RESA.Relación directa entre la concentración de biogás y la cobertura vegetal de las herbáceas y las arbóreas.
Antecedentes
Estudios “in situ”• Smith et al., 2004 impacto de la inyección 100 L/h
de CH4 en el crecimiento de el pasto, el trigo y el frijol.
• Franzidis et al., 2007 Modelo de computadora: concentración de biogás, porosidad del suelo y pérdida de la vegetación en un RESA.Relación directa entre el nivel de concentración de biogás y la pérdida de la cobertura vegetal en RESA
Antecedentes
El biogás en los RESA causa de la pérdida de la vegetación y dificulta su reforestación. • No existe una metodología para analizar, ni
información suficiente sobre el efecto del biogás la germinación y en el crecimiento vegetal.
Justificación
• Exponer las raíces de calabaza (Cucurbita pepo L.) al flujo de biogás tiene un efecto negativo sobre su germinación y crecimiento en función de la concentración y tiempo de exposición.
Hipótesis
Objetivo general:• Analizar el efecto del biogás sobre las raíces de calabaza
mediante el diseño de un modelo experimental ex situ.Objetivos particulares:• Diseñar y construir un sistema para evaluar el efecto de
biogás sobre las raíces de calabaza.• Analizar la respuesta en la germinación y el crecimiento de
la calabaza al exponer las raíces al biogás producto de la DA en la etapa temprana del ciclo biológico.
Objetivos
Montaje RDASSAlimentación RDASS
Operación RDASSMontaje SMBMontaje UCV
Estandarización
Preparación de semillaMonitoreo del efecto del
biogás en calabaza
Análisis de datos y resultados
Variables respuesta:• Porcentaje de germinación• Peso seco radical y aéreo
Metodología
Figura 1. Acoplamiento del sistema de difusión de biogás en las raíces de plántulas de calabaza.
Reactor de digestión anaerobia de sustrato sólido (RDASS), sistema de medición de biogás (SMB) y unidad de crecimiento vegetal (UCV). Puntos de muestreo: • A) RDASS, B) SMB, C) UCV
UCV
RDASS
SMB
Metodología
Figura 2. Efecto del biogás en la germinación de calabaza expuestas a concentración de biogás alta y baja.
Alto Bajo Control0
20
40
60
80
100
120
Concentración de biogás
Germ
inac
ión
(%)
Resultados
Alta 79.27 L/mes, 58.90% CH4
Baja 46.98 L/mes 49.18% CH4
Figura 3. Efecto del biogás en la germinación de calabaza expuestas a concentración de biogás alta y baja.
Alta Baja Control
Resultados
Alta 79.27 L/mes, 58.90% CH4
Baja 46.98 L/mes 49.18% CH4
Figura 4. Peso seco de la parte aérea de plántulas de calabaza en concentración alta y baja de biogás.
Alta Baja Control Alta Baja Control15 días 30 días
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
a ab ab
b
c
d
Peso
seco
aér
eo (g
)
Resultados
Alta 79.27 L/mes, 58.90% CH4
Baja 46.98 L/mes 49.18% CH4
Figura 5. Peso seco parte radical de plántulas de calabaza en concentración alta y baja de biogás.
Alta Baja Control Alta Baja Control15 días 30 días
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
a a a
b
c
d
Peso
seco
radi
cal (
g)
Resultados
Alta 79.27 L/mes, 58.90% CH4
Baja 46.98 L/mes 49.18% CH4
Figura 6. Efecto del biogás en plántulas de calabaza de 15 días
Alta
Baja Control
Resultados
Alta 79.27 L/mes, 58.90% CH4
Baja 46.98 L/mes 49.18% CH4
Figura 7. Efecto del biogás en plántulas de calabaza a los 20 días
Alta
Baja
Control
Resultados
Alta 79.27 L/mes, 58.90% CH4
Baja 46.98 L/mes 49.18% CH4
Figura 8. Efecto de biogás en plántulas de calabaza en el día 30
alta baja control
Resultados
Alta 79.27 L/mes, 58.90% CH4
Baja 46.98 L/mes 49.18% CH4
Recuperación de RESA
• Especies pionerasArbóreas: Populus sp., Betulus alba y Salix alba; leguminosas y gramíneas: trébol blanco y rosado, Festuca, Agrostide, Lupino, Colcua sp. y otros• Especies resistentesNyser sylvatica; Picea excel sa; Gínkgo biloba; Pinus humbergi; Myrica pennsylvánica; Populus sp., Pinus strobus; Canercus palustris; Taxus cuspidata y Filia americana
• El biogás producto de la DA de la FO de los RSU tiene un efecto negativo sobre la germinación y el crecimiento vegetal en función de la concentración y el tiempo de exposición debido al desplazamiento del O2 por la mezcla de CH4 y CO2.
Conclusión
• Adaptaciones morfofisiológicas• Determinación de géneros sensibles y tolerantes.• Obtención de bioindicadores.• Estudio de poblaciones microbianas.• Restauración ambiental.
Perspectivas
IIAF IIQB
Dra. Liliana Márquez Benavides [email protected] Dr. Juan Manuel Sánchez Yáñez [email protected] M.C. Eduardo Baltierra Trejo [email protected]
Agradecimientos
D.C. Eduardo Baltierra Trejo
Artículos Científicos publicados del autor:• Baltierra-Trejo, E., Márquez-Benavides, L., & Sánchez-Yáñez, J. M.
(2012). Experimental model of biogas diffusion in the plant radical system | Modelo experimental de difusión de biogás en raíces vegetales. Revista Internacional de Contaminacion Ambiental, 28(Suplemento 1), 133-139.
• Sanchez-Yañez, J. M., Baltierra-Trejo, E., & Márquez-Benavides, L. (2012). The effect of landfill biogas on vegetal growth | El efecto de los gases de relleno sanitario en el crecimiento vegetal. Journal of the Selva Andina Research Society, 3(1), 55-65.
• Baltierra-Trejo, E., Soria-Barrera, A. J., Sánchez-Yáñez, J. M., & Márquez-Benavides, L. (2016). Efecto positivo del pretratamiento con radiación ultravioleta a plásticos film en su tasa de degradación mesofílica anaerobia. Biológicas, 17(1), 26-30.
ORCID: 0000-0002-9000-2987ResearcherID: B-6105-2016
D.C. Eduardo Baltierra Trejo
Contacto:
E-mail: [email protected]
Facebook: @BaltierraT
Twitter: @Baltierra_Trejo
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo
Instituto de Investigaciones Agropecuarias y Forestales
Laboratorio de Residuos Sólidos y Uso eficiente de Energía
Av. San Juanito Itzicuaro s/n Col. San Juanito Itzicuaro, Morelia Michoacán, México C.P. 58341
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