Anaerobic digestion modeling: from one to several bacterial populations

Los sistemas de digestión anaeróbica son procesos complejos que desafortunadamente a menudo sufren de inestabilidad. A fin de diseñar, optimizar y operar eficientemente estos sistemas es necesario desarrollar estrategias apropiadas de control. Estas estrategias requieren, en general del desarrollo de modelos matemáticos. El proceso de digestión anaerobia comprende una red compleja de reacciones secuenciales y paralelas de naturaleza bioquímica y fisicoquímica. Generalmente, estas reacciones contienen un paso en particular, denominado reacción-limitante el cual siendo el más lento, limita la tasa de reacción del proceso global. Los primeros intentos del modelado de la digestión anaerobia condujeron a modelos que describen este paso limitante. Sin embargo, en una amplia gama de condiciones de funcionamiento, el paso limitante no siempre es el mismo. Este puede depender de las características de las aguas residuales, de la carga hidráulica, de la temperatura, etc. Es evidente que la "hipótesis del paso limitante" conduce a modelos simples y fácilmente utilizables. Sin embargo, estos modelos no describen muy bien el comportamiento del digestor, especialmente en condiciones transitorias de funcionamiento. Este trabajo revisa el estado del arte en modelización de la digestión anaerobia. Damos una breve descripción de los modelos clave de digestión anaerobia que se han desarrollado hasta el momento para describir sistemas con crecimiento de biomasa, incluyendo el modelo de digestión anaerobia No 1 (ADM1) de la Asociación Internacional del Agua (IWA) e identificamos las áreas que requieren esfuerzos futuros de investigación.