Revista Científica SAPIENTIAE. Vol. 3, Núm. 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Análisis del proceso de digestión anaeróbica para el tratamiento de residuos sólidos urbanos de  
Manta, Ecuador.  
ANÁLISIS DEL PROCESO DE DIGESTIÓN ANAERÓBICA PARA EL  
TRATAMIENTO DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS DE MANTA,  
ECUADOR.  
ANALYSIS OF THE ANAEROBIC DIGESTION PROCESS FOR THE  
TREATMENT OF URBAN SOLID WASTE IN MANTA, ECUADOR.  
Muñoz-Menéndez María Belén  
Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí. Manta – Ecuador.  
Santos-Herrero Ronaldo Francisco  
Universidad Central Martha Abreu de las Villas. Santa Clara – Cuba.  
Contreras-Moya Ana Margarita  
Universidad Central Martha Abreu de las Villas. Santa Clara – Cuba.  
Regla-Domínguez Elena Rosa  
Universidad Central Martha Abreu de las Villas. Santa Clara – Cuba.  
Cárdenas-Ferrer Teresa  
Universidad Central Martha Abreu de las Villas. Santa Clara – Cuba.  
Correo: beleta_1983@hotmail.com  
RESUMEN  
Para eliminar o disminuir los daños que los residuos sólidos urbanos provocan, se destaca  
el tratamiento mediante digestión anaeróbica como uno de los procesos más atractivos en  
la actualidad. Los problemas de control y estabilización de los sistemas convencionales  
de digestión anaerobia han llevado a nuevas soluciones tecnológicas, entre estas la  
separación de fases, que permite la optimización de la acidogénesis y metanogénesis por  
separado. La primera fase ha sido poco estudiada y en esta se obtienen, por fermentación,  
hidrógeno y ácidos grasos volátiles, cuyas aplicaciones hacen que el proceso de  
fermentación acidogénica tome importancia; presentándose como una plataforma que  
consolida el concepto de biorefinería en lugar de una etapa de tratamiento convencional.  
Este trabajo tiene el objetivo de realizar un estudio para la evaluación del proceso de  
digestión anaeróbica de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos de Manta, en  
Información del manuscrito:  
Fecha de recepción: 20 de mayo de 2020  
Fecha de aceptación: 08 de julio de 2020  
Fecha de publicación: 09 de julio de 2020  
65  
Muñoz-Menéndez et al. (2020)  
un proceso en fases separadas como parte de la alternativa de solución de los residuos  
sólidos urbanos. Mediante la metodología propuesta se realiza la simulación del proceso  
a nivel de laboratorio, cuyos resultados constituyen elementos importantes para la  
implementación del proceso. Se obtienen remociones promedio de Sólidos Totales de  
5
8,24 % y 64,83 % de Sólidos Totales Volátiles y se presentan los rendimientos de la  
producción de hidrógeno y metano. La evaluación ambiental mediante análisis de ciclo  
de vida muestra que los impactos ambientales más significativos del mismo están en las  
categorías de agotamiento del ozono estratosférico, la eutrofización del agua fresca y  
escasez de recursos minerales.  
Palabras clave: Residuos sólidos urbanos, digestión anaeróbica, fases separadas, análisis  
de ciclo de vida.  
ABSTRACT  
To eliminate or reduce the damage caused by solid urban waste, treatment by anaerobic  
digestion stands out as one of the most attractive processes today. The control and  
stabilization problems of conventional anaerobic digestion systems have led to new  
technological solutions, among them phase separation, which allows the optimization of  
acidogenesis and methanogenesis separately. The first phase has been little studied and  
in this phase, hydrogen and volatile fatty acids are obtained by fermentation, whose  
applications make the acidogenic fermentation process become important; presenting  
itself as a platform that consolidates the biorefinery concept instead of a conventional  
treatment stage. This work aims to carry out a study for the evaluation of the anaerobic  
digestion process of the organic fraction of urban solid waste from Manta, in a process in  
separate phases as part of the alternative solution for urban solid waste. Through the  
proposed methodology, the simulation of the process is carried out at the laboratory level,  
the results of which constitute important elements for the implementation of the process.  
Average removals of Total Solids of 58.24% and 64.83% of Total Volatile Solids are  
obtained and the yields of hydrogen and methane production are presented. The  
environmental assessment through life cycle analysis shows that the most significant  
environmental impacts are in the categories of stratospheric ozone depletion,  
eutrophication of fresh water and scarcity of mineral resources.  
Keywords: Urban solid waste, anaerobic digestion, separate phases, life cycle analysis.  
66  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol. 3, Núm. 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Análisis del proceso de digestión anaeróbica para el tratamiento de residuos sólidos urbanos de  
Manta, Ecuador.  
INTRODUCCIÓN  
Entre los problemas que se presentan actualmente a nivel mundial, se destacan los  
relacionados con la generación y disposición final de los residuos sólidos, ya que el  
crecimiento demográfico e industrial hace que diariamente se arrojen millones de  
toneladas a las superficies terrestre y acuática, sin ningún tipo de tratamiento ni manejo  
previo, produciéndose una grave contaminación que implica consecuencias irreversibles.  
Según investigadores del Banco Mundial, (Hoornweg y Bhada-Tata 2012), para el año  
2
025 se espera que la generación de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) tienda a duplicarse.  
Entre las causas de este incremento, además del alto crecimiento poblacional, se  
mencionan los hábitos de consumo en países industrializados, así como los cambios en  
las costumbres de consumidores que habitan los países en vías de desarrollo.  
Todos los recursos naturales son afectados por los procesos de manejo y disposición final  
de los residuos sólidos (Jaramillo y Zapata, 2008), ya que la gestión inadecuada de estos  
afecta todas las actividades, personas y espacios.  
La generación de residuos tiene una triple repercusión ambiental, contaminación,  
desperdicio de recursos y la necesidad de espacio para su disposición. Por lo que las  
implicaciones que los mismos plantean sobre la contaminación ambiental y el  
agotamiento de los recursos naturales, hace que sea esencial la búsqueda de caminos para  
su gestión correcta desde el punto de vista ambiental, económico y social. Una gestión  
que aborde el ciclo completo de los residuos sólidos, desde la generación, recolección y  
transporte hasta la disposición final, el tratamiento y su eventual reutilización y  
aprovechamiento, conlleva claros beneficios para la salud humana (Tenorio, 2008; ONU-  
Hábitat, 2012).  
La gestión integral de los residuos sólidos busca ser compatible con las preocupaciones  
ambientales y la salud pública, se enmarca en la filosofía del desarrollo sostenible. En  
diferentes países la jerarquización de tales alternativas es similar y se agrupa como:  
prevención (minimización y reducción en la fuente), valorización, reutilización, reciclaje  
y compostaje, recuperación de energía (digestión anaerobia, incineración, etc.) y  
disposición final en rellenos sanitarios (Barradas, 2009; Castellanos, 2017). Las  
tecnologías implicadas inciden en los sistemas productivos, ya que se hace necesario  
producir más con menos recursos. Considerando lo anterior, la actual jerarquía de gestión  
67  
Muñoz-Menéndez et al. (2020)  
de residuos, puede verse como un menú de opciones de recuperación, entre la prevención  
y la disposición final y esto es coincidente con lo formulado por diferentes autores (Soto,  
2
014; Mandujano, 2001; Castellanos, 2017).  
La reutilización no solo es importante por la riqueza de los materiales desechados, sino  
por los beneficios indirectos que implica: menor ocupación del suelo destinado al vertido,  
ahorro energético y disminución de la contaminación.  
Se ratifica el valor del tratamiento, ya que modifica las características físicas, químicas o  
biológicas de los residuos, para aprovecharlos, estabilizarlos o reducir su volumen, antes  
de la disposición final, considerando que la gestión adecuada de los RSU requiere tratar  
por separado la FORSU y la fracción inorgánica.  
De forma general, los RSU orgánicos no deben ser enviados a los rellenos sanitarios (RS)  
y los inorgánicos, deberán ser separados de forma adecuada para recuperar los residuos  
reciclables antes de la disposición en RS. De esta forma, a los RS llegarán los RSU  
inorgánicos no reciclables y algunos orgánicos no aprovechables. La generación de  
metano de ese RS, al que no se le “alimenta” con residuos orgánicos, será más limitada  
que en otros, pero su capacidad para recibir residuos podrá ser mucho mayor (Escalona,  
2
014; Romero-Paredes, 2013).  
El proceso de digestión anaerobia en fases separadas es un esquema novedoso que  
mantiene dos reactores en serie, en los que se llevan a cabo las fases de acidogénesis y  
metanogénesis, respectivamente con el objetivo de conseguir un tiempo de retención  
global inferior al de un único reactor.  
En la etapa acidogénica (fermentación oscura) se genera un biogás con alto contenido en  
hidrógeno, lo que tiene especial interés ya que el hidrógeno se considera el vector  
energético del futuro próximo y su producción a partir de la degradación de residuos  
orgánicos presenta un especial interés (Angeriz, 2018), ya que, como se mencionó  
anteriormente, reciclar tomado el residuo como materia prima es la estrategia más afín al  
principio de sustentabilidad y las biorrefinerías constituyen una de las aplicaciones más  
avanzadas de la misma.  
La biomasa es el mayor contribuyente a la generación de energías renovables (Bentsen,  
2
019) y según BIOPLAT y SusChem-España (2017) y Chandra et al. (2019), se refiere a  
68  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol. 3, Núm. 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Análisis del proceso de digestión anaeróbica para el tratamiento de residuos sólidos urbanos de  
Manta, Ecuador.  
la fracción biodegradable de los productos y residuos de origen biológico procedentes de  
diferentes actividades, así como la fracción biodegradable de los residuos industriales y  
municipales (FORSU).  
El aprovechamiento de la biomasa como materia prima, para la obtención de productos y  
energía, presenta grandes ventajas pues constituye una fuente renovable, permite tener un  
control de desechos y reduce la contaminación al disminuir la emisión de gases  
contaminantes (Agrela et al, 2019).  
Para eliminar o disminuir los daños que los RSU provocan se utilizan diferentes métodos  
de tratamiento entre los que se destaca la digestión anaerobia como uno de los procesos  
más atractivos en la actualidad. La digestión anaeróbica es un proceso que convierte la  
materia orgánica en una mezcla gaseosa compuesta principalmente por metano y dióxido  
de carbono. Los problemas en el control y estabilización de los sistemas convencionales  
de digestión anaerobia han llevado al desarrollo de nuevas soluciones tecnológicas, entre  
estas la separación de fases, que implica una configuración de reactores separados; una  
primera fase para la hidrólisis y acidogénesis y una segunda para la acetogénesis y  
metanogénesis, conectados en serie, permitiendo la optimización de cada proceso por  
separado. La primera fase ha sido poco estudiada, la cual consiste en la conversión de  
compuestos complejos, como los aminoácidos, glucosa y ácidos grasos de cadena larga,  
por medio de la fermentación, en hidrógeno y ácidos grasos volátiles (AGV) (acético,  
butírico, propiónico y valérico). La mayoría de los AGV para uso industrial que se  
producen en el mundo, se obtienen a partir de combustibles fósiles, mediante de síntesis  
química. Por lo tanto, la fermentación acidogénica se presenta como una plataforma que  
consolida el concepto de biorefinería en lugar de una etapa de tratamiento convencional.  
Las diferentes aplicaciones del hidrógeno y los AGV hacen que el proceso de  
fermentación acidogénica tome importancia y sea campo de estudio.  
Actualmente se han desarrollado diferentes estudios de producción de biogás a partir de  
numerosas materias primas, aún insuficientes en el caso de la fracción orgánica de los  
residuos urbanos (FORSU) y sobre todo en el caso de la digestión anaerobia en fases  
separadas. El estudio y utilización de estos métodos brinda la posibilidad de tratar un  
residuo que puede ser contaminante para el medio ambiente, reciclarlo y convertirlo en  
productos de alto valor agregado.  
69  
Muñoz-Menéndez et al. (2020)  
Escamilla-Alvarado et al. (2012ª) reportaron que una serie de procesos de fermentación  
oscura - digestión anaeróbica metanogénica (FO-DA) de la FORSU, que ellos crearon  
(
H-M), (H: la fase de producción de hidrógeno, M: la fase de producción de metano) en  
procesos termofílicos y mesofílicos, fueron en promedio 76 y 42% superior, en términos  
de potencial energético, que el bioreactor metanogénico solo. Además, Escamilla-  
Alvarado et al. (2012b, 2013ª) reportaron otras mejoras logradas en la fermentación de  
hidrógeno de la serie de procesos FO-DA de la FORSU.  
En la literatura científica se observa un interés por la valoración de las cadenas de valor  
basadas en biomasa, cuya sostenibilidad es principal para la implantación de  
biorefinerías, ya que los productos de estas deben mostrar menores impactos que los  
productos convencionales (De Jong y Jungmeier, 2015; Saraiva, 2017; Cherubini y  
Strømman, 2011; Ivanov et al., 2015; Zhang, 2008). Las metodologías más comunes que  
aportan valoraciones adecuadas son el análisis de ciclo de vida (ACV) y análisis costo  
beneficio. De aquí que una valoración científicamente fundamentada, basada en ACV de  
nuevos productos basados en biomasa es beneficioso para la toma de decisiones  
(Lindorfer, et al. 2019).  
Coincidiendo con lo anterior y otros autores, Bovea (2016) plantea la metodología de  
ACV como la mejor herramienta para evaluar el desempeño medioambiental de sistemas  
de gestión de residuos, ya que permite evaluar, desde una perspectiva global, todos los  
impactos ambientales que ocasiona la gestión integral de los residuos (Arena et al. 2003,  
Mc Dougall et al. 2001, Laurent et al. 2014).  
El desarrollo de estudios experimentales de la degradación anaeróbica de la fracción  
orgánica biodegradable presente en los RSU, explica desde el punto de vista teórico  
experimental la realidad biológica de estos tipos de procesos, según las variables que  
influyen en este, para a partir de estos modelar y simular el proceso.  
El presente trabajo tiene como objetivo realizar un estudio para la evaluación del proceso  
de digestión anaeróbica de los residuos sólidos urbanos de Manta con énfasis en los  
productos con alto valor agregado que se pueden obtener en el proceso en fases separadas.  
70  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol. 3, Núm. 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Análisis del proceso de digestión anaeróbica para el tratamiento de residuos sólidos urbanos de  
Manta, Ecuador.  
METODOLOGÍA  
Metodología para el estudio de los parámetros operacionales del proceso de  
digestión anaeróbica de la FORSU en fases separadas  
A partir de los resultados de la gestión de RSU en Manta y del estudio de las tecnologías  
disponibles para la transformación y/o aprovechamiento de estos, se realiza un análisis  
técnico y ambiental de la alternativa a recomendar, como la más adecuada desde el punto  
de vista de la sostenibilidad (Elite Consultor, 2011).  
La alternativa incluye una planta de transferencia y clasificación de los residuos, reciclaje  
de los RSI, tanto como sea posible, digestión anaeróbica de la FORSU mediante fases  
separadas (acidogénesis y metanogénesis) y relleno sanitario.  
Análisis de la alternativa.  
Para el análisis de la alternativa se considera la generación de RSU proyectada en Manta  
para el año 2021, que es de aproximadamente 250 t/d (Elite Consultor, 2011).  
En la figura 1 aparece el diagrama de la alternativa que parte de la recogida selectiva de  
los RSU y la entrada en una planta de transferencia y clasificación, donde se separan los  
RSI, la FORSU y otros que no se incluyen en estas categorías. De la fracción inorgánica  
se separan los que pueden ser reciclados y los restantes, junto con los denominados  
“
otros” y parte de la FORSU se disponen en el RS; mientras los RSI y FORSU con  
características adecuadas son enviados a la empresa comercializadora y proceso de  
digestión anaeróbica respectivamente.  
Se consideran potencialmente reciclables 58,05 t de RSI, que, según los resultados de  
caracterización y criterios para el establecimiento de la alternativa, se corresponden con  
2
6,38 t de plástico, 22, 93 t de papel y cartón, 4,63 t de vidrio y 4.13 t de metal.  
71  
Muñoz-Menéndez et al. (2020)  
Figura 1. Diagrama de la Alternativa.  
En la primera fase de la digestión anaeróbica ocurre la hidrólisis y acidogénesis y el  
efluente de este digestor constituye la alimentación al otro digestor donde ocurre la  
segunda fase, o metanogénesis.  
Como se explicó, los resultados alcanzados en este tipo de procesos demuestran que con  
la separación de fases es posible disminuir el tiempo de retención, lograr mejor  
rendimiento en la eliminación de SV y mejor poder calórico en el biogás. Además, el  
tratamiento de los RSU en unión con los lodos de depuradoras de aguas residuales  
presenta ventajas en la obtención del gas combustible y las características fertilizantes del  
efluente (Mandujano, 2001).  
Este nuevo proceso tiene otras ventajas, ya que permite obtener simultáneamente  
hidrógeno y biogás; también se pudieran producir otros productos de alto valor agregado  
a partir de la FORSU fermentada. La tecnología necesaria, de acuerdo al esquema que se  
muestra en la figura 2, está disponible a escala industrial, la misma que ya se está  
aplicando para la digestión anaeróbica convencional, pero con algunas modificaciones,  
por lo que se requiere establecer las condiciones de operación adecuadas (Escamilla-  
Alvarado et al., 2011).  
72  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol. 3, Núm. 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Análisis del proceso de digestión anaeróbica para el tratamiento de residuos sólidos urbanos de  
Manta, Ecuador.  
Figura 2. Proceso de digestión anaeróbica en fases separadas  
El pre- tratamiento consiste en la trituración hasta diámetros de 0,3- 5 mm en condiciones  
húmedas, a las que se les realizó análisis de ST, SV y pH.  
Las condiciones de operación para el tratamiento de la FORSU mediante digestión  
anaeróbica en fases separadas se establecen mediante el procedimiento experimental que  
se describe.  
Diseño del procedimiento experimental  
La simulación a nivel de laboratorio del proceso consta de los siguientes pasos:  
1
2
3
. Preparación de la FORSU:  
•
•
•
•
Recepción,  
Selección,  
Separación,  
Reducción de tamaño  
. Adición de humedad y de nutrientes:  
•
•
•
•
Adición de agua residual proveniente de depuradora de residuales urbanos.  
Mezclado,  
Ajuste de pH,  
Estabilización del proceso  
. Evaluación- control del proceso y recogida de los productos:  
73  
Muñoz-Menéndez et al. (2020)  
•
Medición de los parámetros de evaluación- control, con la frecuencia  
establecida,  
•
•
Captura y almacenamiento de los componentes gaseosos,  
Deshidratación y evacuación de los fangos digeridos.  
Para este experimento se prepara en el laboratorio una mezcla de FORSU (que represente  
aproximadamente la composición en carbohidratos, proteínas, etc. de la FORSU original,  
a partir de restos de comida, carnes, verduras, frutas, cascaras de vegetales, postres, etc y  
se caracteriza.  
La reducción de tamaño se realiza mediante la molienda de la FORSU a un tamaño de  
partícula de 5 mm aproximadamente, en condiciones húmedas.  
Una vez reducido el tamaño de los residuos seleccionados, se procede a hidratar con la  
cantidad de residual establecida, ya que se estudia la codigestión con agua de una planta  
de tratamiento anaerobia de aguas residuales o una laguna anaeróbica.  
La caracterización físico química de los sustratos: agua residual, FORSU y mezcla de  
agua-FORSU se realiza mediante los parámetros y métodos que se muestran en las Tablas  
1
y 2.  
Tabla 1. Parámetros utilizados para la caracterización del residual y la mezcla agua-  
FORSU  
Parámetro  
Unidad  
Kg/m3  
Totales Kg/m3  
Método  
Sólidos Totales (ST)  
Standard methods  
(APHA, 2005)  
Sólidos  
Volátiles (STV)  
Tabla 2. Parámetros utilizados para la caracterización de la FORSU  
Parámetro  
Unidad  
Método  
Materia orgánica,  
Sólidos Volátiles  
%
Kg/m3  
Técnicas Analíticas  
estandarizadas  
Se implementa el sistema en dos fases en rango mesofílico, cuyo valor óptimo de  
o
o
temperatura es de 30 C a 33 C y se evalúa su eficiencia en el tratamiento mediante  
monitoreo y análisis de los parámetros operacionales y de control establecidos  
(Mandujano, 2001).  
Según Montes (2008), la concentración de sólidos totales en digestores anaerobios debe  
3
estar entre 22-28 kg/m , para ser considerados de Alta Carga, valor dado por  
74  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol. 3, Núm. 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Análisis del proceso de digestión anaeróbica para el tratamiento de residuos sólidos urbanos de  
Manta, Ecuador.  
Tchobanoglous (2004). Por lo que, la concentración adecuada de FORSU para preparar  
la alimentación al digestor está entre 70 y 90 g de FORSU/L.  
La determinación de los parámetros fisicoquímicos para la caracterización y operación  
del sistema se realiza según se describe en la tabla 3.  
Tabla 3. Parámetros utilizados para la operación y control del sistema  
Parámetro  
Temperatura  
pH  
Unidad  
oC  
Método  
Termómetro  
-
pH metro  
Sólidos Totales  
Kg/m3  
Standard methods (APHA,  
2
005)  
Standard methods (APHA,  
005)  
Desplazamiento de agua  
Sólidos Volátiles  
Biogás  
Kg/m3  
L/d  
2
Posteriormente con los sustratos ya acondicionados, preparar la mezcla residual- FORSU,  
a esta mezcla se le determina: ST y SV con la finalidad de establecer las condiciones del  
sustrato de alimentación.  
Estabilización  
Después de la inoculación el sistema entra a un periodo de aclimatación, para que los  
microorganismos se adapten al sistema.  
La evaluación del sistema se realiza mediante el análisis y monitoreo de los parámetros  
de la Tabla 3. Además, se determina la riqueza del hidrógeno y del metano por  
cromatografía de gases, mediante un cromatógrafo GC-2010 SHIMADZU.  
En la Tabla.4 se muestran las condiciones de operación de ambas fases, basado en  
criterios de Montes (2008); Mandujano (2001) y Lagunes-Paredes, et al. (2016).  
Tabla 4. Valores de los parámetros de control del sistema en fases.  
Parámetro  
Valor  
Fase Acidogénica  
30 ± 2  
Fase Metanogénica  
31 ± 2  
o
Temperatura ( C)  
pH  
5,5- 6,5  
0,3- 5  
3,75- 4,3  
Tamaño de partícula (mm)  
Concentración de ST (kg ST/m3)  
22- 28  
75  
Muñoz-Menéndez et al. (2020)  
TRH (d)  
2-3  
10  
7- 15  
10  
Volumen de trabajo (L)  
3
Se propone un diseño experimental tipo factorial 2 con dos replicas, con los niveles de  
variables que se muestran en la Tabla 5.  
Tabla 5. Valores de los niveles de las variables de estudio del diseño factorial.  
Variable  
Abreviatura  
X1  
Nivel Inferior (-) Nivel superior (+)  
pH inicial de la mezcla  
5,5  
22  
6,5  
28  
Concentración inicial de X2  
sustrato (kg ST/m3)  
Tiempo  
de  
retención X3  
10  
15  
hidráulico total  
Fuente: elaboración propia a partir de (Montoya-Pérez y Duran- Herrera, 2017;  
Mandujano, 2001).  
Variables respuesta: remoción de ST y remoción de STV, rendimiento en la producción  
de hidrógeno y en la producción de metano.  
En la tabla 6 se muestra la matriz del diseño.  
Tabla 6. Matriz de diseño.  
Experimento Condiciones X1  
Condiciones X2  
Condiciones X3  
Nivel  
Valor  
Nivel  
Valor  
Nivel  
Valor  
1
2
3
4
5
6
7
8
-
5,5  
6,5  
5,5  
6,5  
5,5  
6,5  
5,5  
6,5  
-
22  
22  
28  
28  
22  
22  
28  
28  
-
10  
10  
10  
10  
15  
15  
15  
15  
+
-
-
-
+
+
-
-
+
-
-
+
+
+
+
+
-
-
+
+
+
Con los resultados experimentales se realiza un ACV con el objetivo de identificar las  
etapas del proceso donde se producen las emisiones con mayor relevancia.  
76  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol. 3, Núm. 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Análisis del proceso de digestión anaeróbica para el tratamiento de residuos sólidos urbanos de  
Manta, Ecuador.  
Para el estudio de ACV solo se considera el proceso de digestión anaeróbica de la  
FORSU, el reciclaje de los RSI y la disposición en relleno sanitario.  
Como unidad funcional se toma el tratamiento de la FORSU con características adecuadas  
para la digestión anaeróbica, producida diariamente en Manta, resultando un flujo de  
referencia de 151,9 t de FORSU.  
Los datos del inventario de ACV fueron obtenidos de los resultados experimentales y  
resultados de la literatura. Las entradas y las salidas fueron ajustadas a la unidad  
funcional. No se llevó a cabo la asignación de cargas ambientales, sino que se extendieron  
los límites del sistema para considerar los productos evitados por el aprovechamiento de  
los subproductos.  
Para el análisis se utilizó el Software SimaPro de la empresa PRé-Consultants, el método  
de ReCiPe 2016 v1.1, versión Hierarchist (H) y la base de datos Ecoinvent v 3.  
RESULTADOS Y CONCLUSIONES  
En la Tabla 7 se muestran los resultados experimentales de la fase acidogénica, donde  
aparecen los valores Sólidos Totales iniciales (STi) y en el efluente (STe), los Sólidos  
3
Totales Volátiles iniciales (STVi) y en el efluente (STVe), expresados en kg/m y los  
respectivos porcientos de remoción, de acuerdo a los valores de pH y carga orgánica de  
3
3
ST (COST) y de STV (COSV) establecidos, expresados en kg ST/m dykg STV/m d,según  
la matriz de diseño que aparece en la tabla 6 para un tiempo de retención hidráulico (TRH)  
de 3 días.  
Tabla 7. Resultados experimentales para la fase acidogénica.  
No  
1
2
3
4
5
6
7
8
pHi TRH  
COST  
22  
22  
28  
28  
22  
22  
28  
28  
pHe STVe %Rem  
3,31 19,56 68,70 60,70 11,64 61,14 54,73 10,48  
3,86 19,58 68,70 62,86 8,50 61,14 55,02 10,01  
3,34 25,98 87,50 76,13 12,99 81,19 69,41 14,51  
4,63 25,76 87,50 77,00 12,00 80,50 70,19 12,81  
3,40 19,68 68,70 60,52 11,91 61,53 53,96 12,30  
4,26 20,00 68,70 61,14 11,00 62,57 55,06 12,00  
3,57 25,48 87,50 74,37 15,01 79,63 66,09 17,00  
3,56 25,19 87,50 76,70 12,34 78,75 68,90 12,51  
3,74 22,65 78,10 68,68 11,92 70,81 61,67 12,70  
COSV  
STi  
STe  
%Rem STVi  
5,5  
6,5  
5,5  
6,5  
5,5  
6,5  
5,5  
6,5  
3
3
3
3
3
3
3
3
Prom  
Desv St 0,45  
Max  
Min  
2,96  
4,63 25,98 87,50 77,00 15,01 81,19 70,19 17,00  
3,31 19,56 68,70 60,52 8,50 61,14 53,96 10,01  
9,40  
7,44  
1,71  
9,24  
7,07  
2,08  
77  
Muñoz-Menéndez et al. (2020)  
Se observa que en la fase acidogénica se obtienen valores promedio de remoción de  
Sólidos Totales (ST) de 11, 92 %, de Sólidos Totales Volátiles de 12, 70 % y el pH  
promedio que se alcanza es de 3,74; valor que se considera adecuado para la fase  
acidogénica. El mayor % de remoción de ST y STV se obtiene para un valor de pH de  
3
entrada de 5,5; una carga orgánica de 28 kg ST/m d.  
De forma similar, en la Tabla 8 se muestran los resultados experimentales de la fase  
metanogénica.  
Tabla 8. Resultados experimentales para la fase metanogénica  
TRH  
No  
1
2
STi  
60,7  
62,86  
6,13  
77,00  
0,52  
STe  
%Rem  
44,65  
41,14  
49,56  
47,01  
58,03  
52,08  
66,25  
62,97  
52,71  
8,36  
STVi  
STVe  
27,40  
29,10  
30,40  
32,80  
18,20  
22,80  
16,90  
18,50  
24,51  
5,81  
%Rem  
49,94  
47,11  
56,20  
53,27  
66,27  
58,59  
74,43  
73,15  
59,87  
9,68  
pHi  
pHe  
7,40  
7,79  
7,68  
7,11  
7,04  
7,34  
7,01  
6,91  
7,29  
0,30  
7,79  
6,91  
7
7
33,60  
37,00  
38,40  
40,80  
25,40  
29,30  
25,10  
28,40  
32,25  
5,67  
54,73  
55,02  
69,41  
3,31  
3,86  
3,34  
4,63  
3,40  
4,26  
3,57  
3,56  
3,74  
0,45  
4,63  
3,31  
7
3
7
4
7
70,19  
53,96  
55,06  
66,09  
68,90  
61,67  
7,07  
6
5
12  
6
7
8
12  
12  
12  
61,14  
74,37  
76,70  
68,68  
7,44  
Prom  
Desv St  
Max  
Min  
77,00  
60,52  
40,80  
25,10  
66,25  
41,14  
70,19  
53,96  
32,80  
16,90  
74,43  
47,11  
En la fase metanogénica, el valor promedio de remoción de ST es de 52, 71 % y de STV  
es de 59,87 %, con un valor promedio de pH de 7, 29. El mayor % de remoción de ST y  
3
STV se obtiene para el valor de pH de entrada de 5,5; carga orgánica de 28 kg ST/m d y  
TRH de 12 días.  
En la tabla 9 se presentan los resultados de porcientos de remoción global de ST y STV  
y los rendimientos de la producción de hidrógeno y metano.  
Tabla 9. Resultados globales de remoción de ST y STV. Rendimientos de producción de  
hidrógeno y metano.  
No  
1
2
3
4
TRH  
10  
10  
10  
10  
15  
15  
% R Global ST  
51,09  
% R Global SV  
55,18  
LH  
2
/kg STV alim  
32,71  
24,53  
34,49  
27,33  
LCH  
4
/kg STV alim  
327,12  
310,76  
394,14  
360,25  
46,14  
56,11  
53,37  
63,03  
52,40  
62,56  
59,25  
70,42  
5
6
40,63  
36,76  
503,82  
479,46  
57,35  
63,56  
78  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol. 3, Núm. 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Análisis del proceso de digestión anaeróbica para el tratamiento de residuos sólidos urbanos de  
Manta, Ecuador.  
7
8
15  
15  
Prom  
Desv St  
Max  
71,31  
67,54  
58,24  
7,96  
78,78  
76,51  
64,83  
9,00  
45,21  
41,90  
35,45  
6,70  
527,44  
507,94  
426,37  
82,40  
71,31  
78,78  
45,21  
527,44  
Min  
46,14  
52,40  
24,53  
310,76  
De forma general, se obtiene una remoción promedio de ST de 58,24 % con un valor  
máximo de 71,31 % y una remoción promedio de 64,83 % de STV con valor máximo de  
7
3
8,78 %. El rendimiento de la producción de hidrógeno alcanza un valor promedio de  
5,45 LH /kg STV alim, mientras el rendimiento de la producción de metano muestra un  
/kg STV alim.  
2
valor promedio de 426,37 LCH  
4
Por otra parte, se obtienen los resultados del ACV. En la figura 3 se muestra el perfil  
ambiental de la alternativa propuesta.  
Se observa que los principales impactos positivos están dados por el relleno sanitario, por  
sus efectos en la eutrofización del agua de mar, ecotoxicidad del agua fresca y de mar, así  
como en la toxicidad humana cancerígena y no cancerígena y calentamiento global,  
producto de las emisiones que se generan, ya que es un relleno sanitario donde no se  
recolectan el biogás y lixiviados.  
Figura 3. Perfil ambiental. Alternativa de tratamiento de Residuos Sólidos. Manta Ecuador.  
79  
Muñoz-Menéndez et al. (2020)  
También se destacan los impactos positivos del tratamiento de la FORSU, por sus efectos  
en el agotamiento del ozono estratosférico, la eutrofización del agua fresca, escasez de  
recursos minerales y en menor medida en el consumo de agua, uso del suelo y toxicidad  
humana cancerígena.  
Resultan de gran valor los resultados negativos para la mayoría de las categorías de  
impacto como resultado del reciclaje de los RSI y la valorización de los productos de la  
digestión anaeróbica, lo que hace que los mismos sean procesos muy atractivos para la  
gestión de la FORSU de Manta.  
REFERENCIAS  
Agrela, F., Cabrera, M., Martín M., Zamorano, M., Alshaaer, M. 2019. Biomass fly ash  
and biomass bottom ash. New Trends in Eco-efficient and Recycled Concrete.  
Disponible en: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102480-5.00002-6.  
Angeriz, R. 2018. Producción de bio-hidrógeno por co-digestión anaerobia acidogénica  
de residuos sólidos urbanos, residuos alimentarios de cocina y lodos de  
depuradora. Trabajo de tesis. Ciencias tecnológicas, Ingeniería y tecnología del  
medio ambiente. Universidad de Cádiz. España. 2018.  
APHA, “Standard methods for the examination of water and wastewater”. American  
Public Health Association, American Water Works Association, Water  
st  
Environment Federation. 21 edition, ISBN-13:978-0875530475. Public Health  
Association, Washington, USA, 2005.  
Arena U., Mastellone M.L. y Perugini F. (2003). Life Cycle Assessment of a plastic  
packaging recycling system. Int. J. Life Cycle Assess. 8 (2), 92-98. DOI:  
1
0.1007/BF02978432.  
Barradas, A. 2009. Gestión Integral de Residuos Sólidos Municipales. Estado del Arte.  
Veracruz, México: Instituto Tecnológico de Minatitlán. Extracto de la tesis de  
Doctor en Ciencias en Ingeniería Ambiental del autor, por la Universidad  
Politécnica de Madrid, pp. 4-9.  
Bentsen, N.S. 2019. Biomass for Biorefineries: Availability and Costs. Biorefinery, pp  
3
7-47. Disponible en: https://doi.org/10.1007/978-3-030-10961-5_2.  
BIOPLAT y SusChem-España (Plataformas Tecnológicas Españolas de Biomasa para la  
Bioeconomía y de Química Sostenible). 2017. Manual sobre las Biorrefinerías en  
España.  
http://www.bioplat.org/setup/upload/modules_docs/content_URI_4020.pdf.  
80  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol. 3, Núm. 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Análisis del proceso de digestión anaeróbica para el tratamiento de residuos sólidos urbanos de  
Manta, Ecuador.  
Bovea, M., Cruz, S., Mercante, I., Coutinho, C., Eljaiek, M., Ibáñez, V. 2016. Aplicación  
de la metodología de ACV para evaluar el desempeño ambiental de sistemas de  
gestión de residuos en Iberoamérica., Revista Internacional de Contaminación  
Ambiental, Vol. 32, No. Especial Residuos Sólidos, 2016, pp. 23-46. DOI:  
1
0.20937/RICA.2016.32.05.03.  
Castellanos, S. 2017. Análisis de Ciclo de Vida para los biorresiduos sólidos urbanos  
generados en Bogotá D.C, Colombia. Trabajo final para optar al título de Magister  
en Ingeniería Ambiental. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental.  
Universidad Nacional de Colombia. Bogotá D.C, Colombia 2017.  
Chandra, R., Iqbal, H.M., Vishal, G., Lee, H.S., Nagra, S. 2019. Algal Biorefinery: A  
Sustainable Approach to Valorize Algal-based Biomass towards Multiple Product  
Recovery. Bioresource technology, Vol. 278, pp 346-359.  
Cherubini, F. & Strømman, A.H. 2011. Life cycle assessment of bioenergy systems: State  
of the art and future challenges. Bioresource Technology, 102, 437-451.  
De Jong, E. & Jungmeier, G. 2015. Chapter 1 - Biorefinery Concepts in Comparison to  
Petrochemical Refineries. In: Pandey, A., Höfer, R., Taherzadeh, M.,  
Nampoothiri, K. M. & Larroche, C. (eds.) Industrial Biorefineries & White  
Biotechnology. Amsterdam: Elsevier.  
Escamilla-Alvarado, C.; Ríos-Leal, E.; Ponce-Noyola, M.T.; Poggi-Varaldo, H.M.  
(
2012ª). Gas biofuels from solid substrate hydrogenogenic-methanogenic  
fermentation of the organic fraction of municipal solid waste. Process  
Biochemiestry 47: 1572–1587.  
Escalona, E. 2014. Daños a la salud por mala disposición de residuales sólidos y líquidos  
en Dili, Timor Leste. Revista Cubana de Higiene y Epidemiología, vol. 52, núm.  
2
, mayo-agosto, 2014, pp. 270-277.  
Escamilla-Alvarado, C.; Poggi-Varaldo, H.; Ponce-Noyola, M.T. 2011. Producción de  
hidrógeno y metano como biocombustibles bajo el esquema de biorrefinería. Rev.  
Ide@ s CONACYTEG, Vol. 6, No. 71, Pág. 526-539.  
Hoornweg, D. y Bhada-Tata, P. 2012. What a waste. A Global Review of Solid Waste  
Management. Washington: World Bank. Urban Development Series, March 2012,  
No.  
15.  
http://www.prepare-  
net.com/sites/default/files/what_a_waste2012_final.pdf.  
Ivanov, V., Stabnikov, V., Ahmed, Z., Dobrenko, S. & Saliuk, A. 2015. Production and  
applications of crude polyhydroxyalkanoate-containing bioplastic from the  
organic fraction of municipal solid waste. International Journal of Environmental  
Science and Technology, 12, 725-738.  
81  
Muñoz-Menéndez et al. (2020)  
Jaramillo, G. y Zapata, L. 2008. Aprovechamiento de los residuos sólidos orgánicos en  
Colombia. Medellín: Universidad de Antioquia. Recuperado el 9 de marzo del  
2
014, de http://tesis.udea.edu.co/dspace/bitstream/10495/45/1/ Aprovechamiento  
RSOUenColombia.pdf.  
Lagunes-Paredes, Y.; Montes-Carmona, M.E.; Vásquez-Márquez, A. y Cárdenas-  
Guevara, G.E. 2016. Evaluación de la generación de metano y la estabilidad del  
proceso de codigestión de lodos residuales y fracción orgánica provenientes de un  
centro comercial. Revista de Ciencias Ambientales y Recursos Naturales.  
Septiembre 2016 Vol.2 No.5 26-35.  
Laurent A., Bakas I., Clavreul J., Bernstad A., Niero M., Gentil E., Hauschild M.Z. y  
Christensen T.H. (2014) Review of LCA studies of solid waste management  
systems—Part I: Lessons learned and perspectives. Waste Manage. 34 (3):573-88  
DOI: 10.1016/j.resconrec. 2012.07.003.  
Lindorfer, J.; Lettner, M.; Hesser, F.; Fazeni, K.; Rosenfeld, D.; Annevelink, B.; Mandl,  
M. 2019. Technical, Economic and Environmental Assessment of Biorefinery  
Concepts.  
Developing a practical approach for characterization. IEA  
(International Energy Agency). Bioenergy: Task 42:2019:01. Copyright © 2019  
IEA Bioenergy. All rights Reserved. ISBN: 978-1-910154-64-9.  
Mandujano, P. 2001. Digestión anaerobia de sólidos en alta concentración. Tesis  
Doctoral, Universidad Politécnica de Madrid, 2001.  
McDougall F., White P., Franke M., Hindle P. 2001. Integrated Solid Waste  
Management: a Life Cycle Inventory, (Second edition) Copyright © 2001 by  
Blackwell Science Publishing Ltd.  
Montes, M.E. 2008. Estudio técnico-económico de la digestión anaerobia conjunta de la  
fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos y lodos de depuradora para la  
obtención de biogás. Tesis doctoral. Departamento de Ingeniería Civil:  
Ordenación del Territorio, Urbanismo y Medio Ambiente E.T.S. I. de Caminos,  
Canales y Puertos.  
Montoya-Pérez, L; Durán-Herrera, E. 2017.Producción de hidrógeno a partir de la  
fermentación de residuos agroindustriales de la piña. Tecnología en Marcha. Vol.  
3
0-3. Julio-Setiembre 2017. Pág 106-118.  
Romero-Paredes, A. 2013. Gestión integral de residuos sólidos urbanos de la CEDA.  
Programa para el Desarrollo Bajo en Emisiones de México (MLED).  
CONTRATO: AID-523-C-11-00001. Tetra Tech ES Inc. Julio 7, 2013.  
www.mledprogram.org  
82  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol. 3, Núm. 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Análisis del proceso de digestión anaeróbica para el tratamiento de residuos sólidos urbanos de  
Manta, Ecuador.  
Saraiva, A. B. 2017. System boundary setting in life cycle assessment of biorefineries: a  
review. International Journal of Environmental Science and Technology, 14, 435-  
4
52.  
Soto, J.L. 2014. Alternativas de recogida, tratamiento y eliminación de residuos sólidos  
urbanos. Trabajo de Grado en Ingeniería de Obras Públicas. Escuela Técnica  
Superior de Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Valencia.  
2
014  
Tchobanoglous, G., Theisen, H. y Vigil, S. 2004. Gestión integral de residuos sólidos.  
New York: McGraw-Hill.  
Tenorio, M. 2008. Diseño de plan de manejo integral de residuos sólidos para plegacol  
S.A., Pasantía para de Administrador del Medio Ambiente y de los recursos  
naturales., Universidad Autónoma de Occidente, Colombia, 2008.  
Zhang, Y.H.P. 2008. Reviving the carbohydrate economy via multi-product  
lignocellulose biorefineries. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology,  
3
5, 367-375.  
83