Caracterización rápida en línea de residuos orgánicos sólidos: comparación del rendimiento analítico de diferentes sistemas espectroscópicos compactos de infrarrojo cercano con diferentes configuraciones de medición

Resumen:

La caracterización rápida de los residuos orgánicos sólidos mediante espectroscopía de infrarrojo cercano se ha desarrollado con éxito en la última década. Sin embargo, su adopción en las plantas de biogás para monitorear los sustratos de alimentación sigue siendo limitada debido a la falta de aplicabilidad y a los altos costos. La evolución reciente de la tecnología ha dado lugar a sistemas de infrarrojo cercano de bajo costo, más compactos y modulares, que podrían permitir un despliegue a mayor escala. El presente estudio investiga la relevancia de estos nuevos sistemas mediante la evaluación de cuatro sistemas espectroscópicos diferentes en el infrarrojo cercano con transformada de Fourier con diferente compacidad (laboratorio, portátil, microespectrómetro), pero también con diferentes configuraciones de medición (luz polarizada, a distancia, en contacto). Si bien el espectrómetro de laboratorio convencional mostró el mejor rendimiento en los diversos parámetros bioquímicos analizados (carbohidratos, lípidos, nitrógeno, demanda química de oxígeno, potencial bioquímico de metano), los sistemas compactos proporcionaron resultados muy similares. La predicción del potencial bioquímico del metano fue posible utilizando un microespectrómetro de bajo costo con un error de ajuste de validación independiente de solo 91 nml (CH4) .gts-1 en comparación con los 60 nml (CH4) .gts-1 de un espectrómetro de laboratorio. Se demostró que las diferencias en el rendimiento se debían principalmente a un muestreo espectral más deficiente y no a características de los instrumentos, como la resolución espectral. En cuanto a las configuraciones de medición, ninguno de los sistemas evaluados permitió un aumento significativo de la robustez. En particular, el sistema de luz polarizada proporcionó mejores resultados al utilizar su señal de dispersión múltiple, lo que aporta más pruebas de la importancia de las propiedades físicas de dispersión de la luz para el éxito de los modelos basados en residuos orgánicos sólidos.