Abstract Anaerobic digestion is a technology widely known for the treatment of organic wastes. By this process the organic matter is partially mineralized and a fuel gas, biogas, is obtained, with a high methane content. Various types of reactors, including reactors with biomass retention are most suitable when the substrate to be treated particulate solids and has a relatively low COD. The UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) is one of the reactors with retention of biomass most widely used. These reactors make possible a decrease of hydraulic retention time as they maintain the microbial biomass in the reactor increasing its concentration and prolonging cell retention time. In this study, an UASB reactor has been used to enrich significant amounts of granular hydrogenotrophic biomass adapted to high concentrations of organic load, to produce methane from CO2 with electrochemically assisted system. We used a synthetic feed with acetic acid to activate the granules and adapt them to high organic loading rates (10 kg COD/m3·day) and finally acetic acid has been replaced by methanol influent to enrich granules with methanogenic hydrogenotrophic archaea. Parallel methanogenic activity assays were performed of the initial inoculum and the granular sludge of reactor at 215 operating days, before the replacement of acetic acid by methanol to evaluate the activation of the granules. Throughout the operation of the reactor, COD degradation was high (70-95%) and shows no organic overload phenomenon, indicating that operation of the reactor has been adequate and the biomass is adapted to high organic loading rates. Activity assays of it can be concluded that the initial inoculum, despite the long refrigerated period, has a good methanogenic activity and this only improve slightly after the operation of the UASB reactor fed with synthetic solution containing acetic acid, obtaining 212,9 mgDQO/gSSV·d, a value comparable with reviews. Despite the work has been finished, the enrichment process with methanol is still ongoing. As a continuation of this study, composition of microorganism population will be studied by molecular biology. Therefore, samples of initial inoculum and 215 operation days inoculum were taken, and a sample will be taken when methanol feeding finished. It is hoped that this study will contribute to the improvement of knowledge and operation of anaerobic reactors.

Resum La digestió anaeròbia és una tecnologia àmpliament coneguda pel tractament de residus orgànics. Mitjançant aquest procés la matèria orgànica es mineralitza parcialment i s'obté un gas combustible, biogàs, amb un contingut elevat de metà. Existeixen diversos tipus de reactors, entre aquests els reactors amb retenció de biomassa són els més adequats quan el substrat a tractar no té sòlids particulats i una DQO relativament baixa. El reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) és un dels reactors amb retenció de biomassa més àmpliament emprats. Aquests tipus de reactors fan possible una gran disminució del temps de retenció hidràulic ja que mantenen la biomassa microbiana dins el reactor augmentant la seva concentració i allargant el temps de retenció cel·lular. L'objectiu del present treball ha estat enriquir biomassa granular adaptada a alta càrrega orgànica, per ser usada a posteriori en un sistema bioelectroquímic per produir metà a partir de CO2. S'ha utilitzat una alimentació sintètica amb àcid acètic per activar els grànuls i adaptar-los a velocitats de càrrega orgànica elevades (10 kg DQO/m3·dia) i finalment s'ha substituït l'àcid acètic de l'influent per metanol per enriquir els grànuls amb arqueobacteris metanogènics hidrogenotròfics. Paral·lelament s'han realitzat assajos d'activitat metanogènica de l'inòcul inicial i de la biomassa granular del reactor als 215 dies d'operació, abans de la substitució d'àcid acètic per metanol, per avaluar l'activació dels grànuls. Durant tota la operació del reactor, la degradació de DQO ha estat elevada (70-95%) i no s'ha observat cap fenomen de sobrecàrrega orgànica, indicant que la operació del reactor ha estat adequada i que la biomassa s'ha adaptat a les altes velocitats de càrrega orgànica. Dels assajos d'activitat es pot concloure que l'inòcul inicial, malgrat el llarg període de conservació en refrigeració, presenta una bona activitat metanogènica i que aquesta només millora lleugerament després de l'operació del reactor UASB alimentat amb solució sintètica amb àcid acètic assolint valors de 212,9 mgDQO/gSSV·d, comparables als obtinguts per diferents autors . Tot i la finalització d'aquest treball encara continua el procés d'enriquiment amb metanol. Com a continuació del present estudi s'estudiarà la composició de les poblacions de microorganismes mitjançant tècniques de biologia molecular, per la qual cosa s'ha pres mostra de l'inocul inicial, de l'inòcul a 215 dies d'operació i s'agafarà mostra quan acabi el període d'alimentació amb metanol. Hom espera que aquest estudi contribueixi a la millora del coneixement i operació de reactors anaerobis.

Resumen La digestión anaerobia es una tecnología ampliamente conocida para el tratamiento de residuos orgánicos. Mediante este proceso la materia orgánica se mineraliza parcialmente y se obtiene un gas combustible, biogás, con un contenido elevado de metano. Existen diversos tipos de reactores, entre ellos los reactores con retención de biomasa son los más adecuados cuando el sustrato a tratar no tiene sólidos particulados y una DQO relativamente baja. El reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) es uno de los reactores con retención de biomasa más ampliamente utilizados. Estos reactores hacen posible una gran disminución del tiempo de retención hidráulico ya que mantienen la biomasa microbiana dentro del reactor aumentando su concentración y alargando el tiempo de retención celular. El objetivo del presente trabajo ha sido enriquecer biomasa granular hidrogenotrófica adaptada a alta carga orgánica, para ser usada a posteriori en un sistema bioelectroquímico para producir metano a partir de CO2. Se ha utilizado una alimentación sintética con ácido acético para activar los gránulos y adaptarlos a grandes velocidades de carga orgánica (10 kg DQO/m3·d) y finalmente se ha sustiuido el ácido acético del influente por metanol para enriquecer los gránulos con arqueobactérias metanogénicas hidrogenotróficas. Paralelamente se han realizado ensayos de actividad metanogénica del inóculo inicial i de la biomassa granular del reactor a los 215 dias de operación, antes de la substitución del ácido acético a metanol, para evaluar la activación de los gránulos. Durante toda la operación del reactor, la degradación de DQO ha sido elevada (70-95%) y no se ha observado ningún fenómeno de sobrecárga orgánica, indicando que la operación del reactor ha sido adequada i que la biomasa se ha adaptado a altas velocidades de cárga orgánica. De los ensayos de actividad se puede concluit que el inóculo inicial, a pesar del largo período de conservación en refrigeración, presenta una buena actividad metanogénica y que esta sólo mejora ligeramente después de la operación del reactor UASB alimentado con una solución sintética con ácido acético consiguiendo valores de 212,9 mgDQO/gSSV·d, comparables a los obtenidos por diferentes autores. Auque se ha finalizado el trabajo, aún continua el proceso de enriquecimiento con metanol. Como continuación del presente estudio se estudiarà la composición de las poblaciones de microorganismes mediante técnicas de biologia molecular, por lo cual se ha tomado muestra del inoculo inicial, del inoculo a 215 de operación y se tomará muestra cuando acabe el periodo de alimentación con metanol. Se espera que este estudio contribuya a la mejora del conocimiento y operación de reactores anaeróbios.