Impact of microwave pre-treatment on the batch anaerobic digestion of two-phase olive mill solid residue: a kinetic approach

Abstract

The effect of a microwave (MW) pre-treatment on two-phase olive mill solid residue (OMSR) or alperujo with a view to enhancing its anaerobic digestibility was studied. The MW pre-treatment was carried out at a power of 800 W and at a targeted temperature of 50 °C using different heating rates and holding times. The following specific energies were applied: 4377 kJ·kg TS−1 (MW1), 4830 kJ·kg TS−1 (MW2), 7170 kJ·kg TS−1 (MW3) and 7660 kJ·kg TS−1 (MW4). The maximum methane yield, 395±1 mL CH4·g VSadded−1, was obtained for MW4. The effect of the pre-treatment on the kinetics of the process was also studied. The methane production curves generated during the batch tests showed a first exponential stage and a second sigmoidal stage for all the cases studied. In the first stage, the kinetic constant for the pre-treatment MW1 was 54.8% higher than that obtained for untreated OMSR.

Impacto del pretratamiento con microondas sobre la digestión anaerobia en régimen discontinuo de residuos sólidos de almazaras de dos fases: un enfoque cinético. El efecto del pretratamiento con microondas (MW) sobre el residuo semisólido procedente de la elaboración del aceite de oliva por el sistema de dos fases o alperujo fue estudiado con el objeto de aumentar su digestibilidad anaerobia. El pretratamiento fue llevado a cabo a una potencia de 800W y a una temperatura de 50 °C empleándose distintas velocidades de calentamiento así como diferentes tiempos de espera para obtener dichas condiciones. Las siguientes energías específicas fueron aplicadas: 4377 kJ·kg TS−1 (MW1), 4830 kJ·kg TS−1 (MW2), 7170 kJ·kg TS−1 (MW3) y 7660 kJ·kg TS−1 (MW4). El máximo rendimiento 395±1 mL CH4·g SVañadidos−1 se obtuvo para MW4. El efecto del pretratamiento en la cinética del proceso también fue estudiado. Las curvas de producción de metano durante los ensayos mostraron una etapa exponencial y una sigmoidal en todos los casos. En la primera etapa, la constante cinética para MW1 fue 54.8% mayor que la obtenida para el alperujo sin pretratar.