Tratamiento de vinazas de mezcal: revisión de procesos evaluados
DOI:
https://doi.org/10.24850/j-tyca-15-02-04Keywords:
vinazas de mezcal, tratamiento de biorrefinería de vinazas, revalorización de aguas residuales agroindustriales, tratamiento híbrido de vinazas, tratamiento biológico de vinazasAbstract
El mezcal es una bebida alcohólica elaborada en México. Esta industria produce vinazas de mezcal, que son aguas residuales complejas con alta concentración de materia orgánica (de 35 000 a 122 860 mg DQO/l), pH bajo (3.60-3.94) y compuestos recalcitrantes como fenoles (478-1460 mg ácido gálico/l) y sulfatos (308-947 mg/l), cuya disposición sin tratamiento al medio ambiente representa un peligro para cuerpos de agua y suelo.
El presente estudio busca presentar y discutir el actual desarrollo tecnológico en el tratamiento de las vinazas de mezcal e identificar los sistemas con mayor potencial para su aplicación.
Los tratamientos de vinaza de mezcal con las mejores eficiencias de remoción de DQO son fúngicos y anaeróbicos (80 %). La ozonización tiene potencial como pretratamiento, eliminando más del 80 % de los fenoles. Algunos sistemas híbridos pueden eliminar más del 90 % DQO. Sin embargo, estos tratamientos no incluyen el concepto de economía circular, por lo que su implementación se ve como un gasto que en ocasiones no puede ser asumido por los productores. Una opción incluye la revalorización para generar un beneficio económico para los productores. El tratamiento de biorrefinería, en el que se han obtenido diversos tipos de energía, como biohidrógeno, metano y bioelectricidad mediante la aplicación secuencial de diferentes bioprocesos, fue identificado como el tratamiento con mayor potencial.
References
Acharya, B. K., Mohana, S., & Madamwar, D. (2008). Anaerobic treatment of distillery spent wash - A study on upflow anaerobic fixed film bioreactor. Bioresource Technology, 99(11), 4621-4626. DOI:10.1016/j.biortech.2007.06.060
Acosta, N., & Iñiguez, G. (2009). Fertilizante orgánico obtenido de las vinazas tequileras y estiércol de ganado. Revista Científica Internacional Inter Science Place, 2(4). Recovered from https://api.semanticscholar.org/CorpusID:185764734
Alvillo-Rivera, A. J., Garzón-Zúñiga, M. A., Estrada-Arriaga, E. B., Buelna, G., & Bahena-Bahena, E. O. (abril, 2015). Tequila Vinasses treatment using Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors. In: Cuevas-Rodriguez, G. (chair). Management in México: Present and future, anaerobic bioprocesses. 4th IWA Mexico Young Water Professionals Conference. Guanajuato, Guanajuato, México.
Arreola-Vargas, J., Jaramillo-Gante, N. E., Celis, L. B., Corona-González, R. I., González-Álvarez, V., & Méndez-Acosta, H. O. (2016). Biogas production in an anaerobic sequencing batch reactor by using tequila vinasses: effect of pH and temperature. Water Science & Technology, 73(3), 550-556. DOI: 10.2166/wst.2015.520
Arreola-Vargas, J., Snell-Castro, R., Rojo-Liera, N. M., González-Álvarez, V., & Méndez-Acosta, H. O. (2017). Effect of the organic loading rate on the performance and microbial populations during the anaerobic treatment of tequila vinasses in a pilot-scale packed bed reactor. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 93(2), 591-599. DOI: 10.1002/jctb.5413
Barrera, E. L., Spanjers, H., Romero, O., Rosa, E., & Dewulf, J. (2019). A successful strategy for start‐up of lab‐scale UASB reactor treating sulfate‐rich sugar cane vinasse. Journal of Chemical Technology & Biotechnology. DOI: 10.1002/jctb.6222
Beltran-de-Heredia, J., Dominguez, J. R., & Partido, E. (2018). Physico-chemical treatment for the depuration of wine distillery wastewaters (vinasses). Water Science and Technology, 51, 159-16. PMID: 15771112
Buitrón, G., Prato-Garcia, D., & Zhang, A. (2014a). Biohydrogen production from tequila vinasses using a fixed bed reactor. Water Science & Technology, 70(12), 1919-1925. DOI: 10.2166/wst.2014.433
Buitrón, G., Kumar, G., Martinez-Arce, A., & Moreno, G. (2014b). Hydrogen and methane production via a two-stage processes (H2-SBR D CH4-UASB) using tequila vinasses. International Journal of Hydrogen Energy, 39(33), 19249-19255. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.04.139
Chi-Wen, L., Chih-Hung, W., Wan-Ting, H., & Shen-Long, T. (2015). Evaluation of different cell-immobilization strategies for simultaneous distillery wastewater treatment and electricity generation in microbial fuel cells. Fuel, 144, 1-8. DOI: 10.1016/j.fuel.2014.12.009
CRM, Consejo Regulador del Mezcal. (2020). Informe estadístico 2020. Recuperado de https://www.crm.org.mx/PDF/INF_ACTIVIDADES/INFORME2020.pdf
Dental Packs. (2020). Alginato max print cyan. Recuperado de https://www.dentalpacks.mx/deposito-dental/clinica/materiales-de-impresion/alginato/max-print-cyan/?utm_source=Google%20Shopping&utm_campaign=Google%20Shop%20Feed%202020%20V2&utm_medium=cpc&utm_term=13427&gclid=CjwKCAjw9vn4BRBaEiwAh0muDDmLcmrFFEjMFUGLg3V4KnnwHEM1_bhJndFuo1MTwUALUHCVSoJCFRoCnssQAvD_BwE
Demirbas, F. M. (2009). Biorefineries for biofuel upgrading: A critical review. Applied Energy, 86, S151-S161. DOI: 10.1016/j.apenergy.2009.04.043
Díaz-Barajas, S. A., Garzón-Zúñiga, M. A., Moreno-Andrade, I., Vigueras-Cortés, J. M., & Barragán-Huerta, B. E. (2021). Acclimation of microorganisms for an efficient production of volatile fatty acids and biogas from mezcal vinasses in a dark fermentation process. Water Science & Technology, 83(11), 2724-2731. DOI: 10.2166/wst.2021.176
Díaz-Barajas, S. A., Garzón-Zúñiga, M. A., Moreno-Andrade, I., Vigueras-Cortés, J. M., & Barragán-Huerta, B. E. (2019). Generación de electricidad a partir de vinaza de mezcal en un proceso sistema de biorrefinería. XVIII Jornadas Académicas del Doctorado en Ciencias en Biotecnología, Instituto Politécnico Nacional. Recuperado de https://www.dcb.rsip.ipn.mx/assets/files/dcb-rsip/docs/jornadas/MemoriaDCBXVIIIIOCT19.pdf
Enitan, A. M., Adeyemo, J., Kumari, S., Swalaha, F. M., & Bux, F. (2015). Characterization of brewery wastewater composition. International Journal of Environmental and Ecological Engineering, 9(9), 1073-1076. DOI: 10.1007/s00248-013-0333-x
Ferral-Pérez, H., Torres-Bustillos, L. G., Méndez, H., Rodríguez-Santillan, J. L., & Chairez, I. (2016). Sequential treatment of tequila industry vinasses by biopolymer-based coagulation/flocculation and catalytic ozonation. Ozone: Science & Engineering, 38(4), 279-290. DOI: 10.1080/01919512.2016.1158635
García-Depraect, O., & León-Becerril, E. (2018). Fermentative biohydrogen production from tequila vinasse via the lactateacetate pathway: Operational performance, kinetic analysis, and microbial ecology. Fuel, 234, 151-160. DOI: 10.1016/j.fuel.2018.06.126
Garzón-Zúñiga, M. A., Alvillo-Rivera, A. J., Ramírez-Camperos, E., Buelna, G., Díaz-Godínez, G., & Estrada-Arriaga, E. B. (2018). Evaluation of Ficus benjamina wood chip-based fungal biofiltration for the treatment of Tequila vinasses. Water Science & Technology, 77(55), 1449-1459. DOI: 10.2166/wst.2018.023
Garzón-Zúñiga, M. A., Sandoval-Villasana, A. M., & Moeller-Chávez, G. (2011). Decolorization of the AO24 azo dye and reduction of toxicity and genotoxicity. Water Environment Research, 83(2), 107-115. DOI: 10.2175/106143010X12780288627977
Gómez-Guerrero, A. V., Valdez-Vázquez, I., Caballero-Caballero, M., Chiñas-Castillo, F., Alavéz-Ramírez, R., & Montes-Bernabé, J. L. (2018). Co-digestion of Agave angustifolia haw bagasse and vinasses for biogas production from mezcal industry. Revista Mexicana de Ingeniería Química, 18(3), 1073-1083. DOI: 10.24275/uam/izt/dcbi/revmexingquim/2019v18n3/Gomez
Gómez-Guerrero, A. V., Caballero-Caballero, M., & Hernández-Gómez, L. H. (2014). Producción de biogás a partir de bagazo y vinaza del Agave angustifolia haw generada como residuo en la elaboración de mezcal (tesis de maestría). Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional, Unidad Oaxaca, México. Recuperado de http://literatura.ciidiroaxaca.ipn.mx:8080/xmlui/handle/LITER_CIIDIROAX/226
Guo, W. Q., Yang, S.-S., Y., Xiang, W. S., Wang, X. J., & Ren, N. Q. (2010). Minimization of excess sludge production by in-situ activated sludge treatment processes— A comprehensive review. Biotechnology Advances, 31(8), 1386-1396. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2013.06.003
Kumar, A., & Ram, C. (2021). Agave biomass: A potential resource for production of value‑added products. Environmental Sustainability, 4, 245-259. DOI: 10.1007/s42398-021-00172-y
Li, W. W., Sheng, G. P., Liu, X. W., & Yu, H. Q. (2011). Recent advances in the separators for microbial fuel cells. Bioresource Technology, 102(1), 244-252. DOI: 10.1016/j.biortech.2010.03.090
López-López, A., Davila-Vazquez, G., León-Becerril, E., Villegas-García, E., & Gallardo-Valdez, J. (2010). Tequila vinasses: Generation and full-scale treatment processes. Reviews in Environmental Science and Biotechnology, 9, 109-116. DOI: 10.1007/s11157-010-9204-9
López-López, A., León-Becerril, E., Rosales-Contreras, M. E., & Villegas-García, E. (2015). Influence of alkalinity and VFAs on the performance of an UASB reactor with recirculation for the treatment of Tequila vinasses. Environmental Technology, 36(19), 2468-2476. DOI: 10.1080/09593330.2015.1034790
Marino-Marmolejo, E. N., Corbalá-Robles, L., Cortez-Aguilar, R. C., Contreras-Ramos, S. M., Bolaños-Rosales, R. E., & Davila-Vazquez, G. (2015). Tequila vinasses acidogenesis in a UASB reactor with Clostridium predominance. SpringerPlus, 4(1), 419. DOI: 10.1186/s40064-015-1193-2
Méndez-Acosta, H. M., Snell-Castro, R., Alcaraz-González, V., González-Álvarez, V., & Pelayo-Ortiz, C. (2010). Anaerobic treatment of Tequila vinasses in a CSTR-type digester. Biodegradation, 21(3), 357-363. DOI: 10.1007/s10532-009-9306-7
Mostafa, P., Mostafa, K. D. K., & Keikhosro, K. (2019). A review of biogas production from sugarcane vinasse. Biomass and Bioenergy, 122, 117-125. DOI: 10.1016/j.biombioe.2019.01.034
Moraes, B. S., Zaiat, M., & Bonomi, A. (2015). Anaerobic digestion of vinasse from sugarcane ethanol production in Brazil: Challenges and perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 44, 888-903. DOI: 10.1016/j.rser.2015.01.023
Muñoz, J. F., & Orta, M. T. (2013). Efecto del ozono en la remoción de materia orgánica disuelta de un efluente secundario. Revista EIA, 9(18), 171-178. Recuperado de https://revistas.eia.edu.co/index.php/reveia/article/view/268
Ottoni, C. A., Simoes, M. F., Santos, J. G., Peixoto, L., Martins, C. R., Silva, B. P., Neto, A. O., Brito, A. G., & Maiorano, A. E. (2018). Application of microbial fuel cell technology for vinasse treatment and bioelectricity generation. Biotechnology Letters, 41, 107-114. DOI: 10.1007/s10529-018-2624-2
Palomo-Briones, R., López-Gutiérrez, I., Islas-Lugo, F. Galindo-Hernández, K. L., Munguía-Aguilar, D., Rincón-Pérez, J. A., Cortés-Carmona, M. A., Alatriste-Mondragón, F., & Razo-Flores, E. (2018). Agave bagasse biorefinery: Processing and perspectives. Clean Technologies and Environmental Policy, 20, 1423-1441. DOI: 10.1007/s10098-017-1421-2
Retes-Pruneda, J. L., Jáuregui-Rincón, J., & Lozano-Álvarez, J. A. (2014). Biorremediación de vinazas de la industria tequilera y mezcalera mediante tratamiento fisicoquímico y biológico. Aguascalientes, México: Universidad Autónoma de Aguascalientes. Recuperado de http://bdigital.dgse.uaa.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/11317/1089/387365.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Robles-González, V. S., Galíndez-Mayer, J., Rinderknecht-Seijas, N., & Poggi-Valardo, H. N. (2012). Treatment of mezcal vinasses: A review. Journal of Biotechnology, 157(4), 524-546. DOI: 10.1016/j.jbiotec.2011.09.006
Robles-González, V. S., Poggi-Valardo, H., Galíndez-Mayer, J., & Ruíz-Ordaz, N. (2017). Combined treatment of mezcal vinasses by ozonation and activated sludge. Water Environment Research, 90, 1985-1996. DOI: 10.2175/106143017X15054988926433
Schievano, A., Sciarria, T. P., Gao, Y. C., Scaglia, B., Salati, S., Zanardo, M., Quiao, W., Dong, R., & Adani, F. (2016). Dark fermentation, anaerobic digestion, and microbial fuel cells: An integrated system to valorize swine manure and rice bran. Waste Management, 56, 519-529.
Secretaría de Turismo de Durango. (2019). Google Maps. Recuperado de https://www.google.com/maps/d/viewer?mid=1AB-o-nlKGPQmDaw6RIUKngAJVkScr5yU&hl=es&ll=23.906422500000005%2C-104.2664575&z=10
Strong, P. J. (2009). Fungal remediation of Amarula distillery wastewater. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 26(1), 133-144. DOI: 10.1007/s11274-009-0152-x
Toledo-Cervantes, A., Guevara-Santos, N., Arreola-Vargas, J., Snell-Castro, R., & Méndez-Acosta, H. O. (2018). Performance and microbial dynamics in packed-bed reactors during the long-term two-stage anaerobic treatment of tequila vinasses. Biochemical Engineering Journal, 138, 12–20. DOI: 10.1016/j.bej.2018.06.020
Varila-Quiroga, J. A., & Díaz-López, F. A. (2008). Tratamiento de aguas residuales mediante lodos activados a escala laboratorio. Journal of Technology, 7(2), 21-28. Recuperado de https://sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/2017-01-27_02-59-21139703.pdf
Villalobos-Castillejos, F., Robles-González, V. S., & Poggi-Valardo, H. (2009). Disminución de la materia orgánica biodegradable presente en vinazas mezcaleras mediante digestión anaerobia. Heroica Ciudad de Huajuapan de León, México: Universidad Tecnológica de la Mixteca.
Wang, H., & Zhao, Y. (2009). A bench scale study of fermentative hydrogen and methane production from food waste in integrated two-stage process. International Journal Hydrogen Energy, 34(1), 245-254. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2008.09.100
Weber, B., Estrada-Maya, A., Sandoval-Moctezuma, A. C., & Martínez-Cienfuegos, I. G. (2019). Anaerobic digestion of extracts from steam exploded Agave tequilana bagasse. Journal of Environmental Management, 245, 489-495. DOI: 10.1016/j.jenvman.2019.05.093
Wu, C., Wang, Y., Gao, B., Zhao, Y., & Yue, Q. (2012). Coagulation performance and floc characteristics of aluminum sulfate using sodium alginate as coagulant aid for synthetic dying wastewater treatment. Separation and Purification Technology, 95, 180-187. DOI: 10.1016/j.seppur.2012.05.009
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Tecnología y ciencias del agua
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
By Instituto Mexicano de Tecnología del Agua is distributed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License. Based on a work at https://www.revistatyca.org.mx/. Permissions beyond what is covered by this license can be found in Editorial Policy.
