Operación de un reactor fotoheterotrófico a distintos regímenes de alimentación

Abstract

RESUMEN:

La fotofermentación es una tecnología amigable con el ambiente que, en conjunto con la fermentación oscura, permite mitigar los problemas de contaminación causados por residuos de desecho, produciendo a la vez hidrógeno: combustible que no produce gases de efecto invernadero. Por ello, resulta indispensable encontrar una forma de operar una fotofermentación en la que se obtengan altas productividades y que, además, ofrezca la posibilidad de acoplarla satisfactoriamente con una fermentación oscura. En el presente trabajo se usó un consorcio microbiano para realizar una fotofermentación usando medio mineral con acetato como única fuente de carbono y en ausencia total de fuente de nitrógeno. Se operó a tres diferentes regímenes de alimentación: lote, lote alimentado y lote secuencial. Para el cultivo en lote secuencial se obtuvo una productividad específica de 5.39 mLH2/g-h, que es 41% más a la obtenida para el cultivo en lote. Sin embargo, la productividad volumétrica resultó de 0.55 mLH2/L-h, 34% menor que en el mismo régimen. Ello debido a la poca capacidad de retención de biomasa que se tiene en la fase de sedimentación. Por su parte, el cultivo operado en lote alimentado tuvo una productividad volumétrica 48% mayor a la del cultivo en lote y una específica 31% mayor al mismo, obteniendo valores de 1.20 mLH2/L-h y 5.03 mLH2/g-h respectivamente. Estos resultados demuestran que ambos regímenes tienen la capacidad de aumentar la productividad de hidrógeno. El cultivo en lote alimentado se puede usar, entonces, en el acoplamiento con fermentación oscura gracias al efecto de dilución que tendría sobre las sustancias inhibitorias. El cultivo en lote secuencial, por otro lado, se puede usar ya que el consorcio se mantiene en el medio una mayor cantidad de tiempo, logrando que se adapte a éste e incremente la productividad. Sin embargo, resulta necesario encontrar una forma de retener la mayor cantidad de biomasa posible a fin de que la productividad volumétrica no decaiga. Para ello existen alternativas como centrifugación, filtración o inmovilización de células.

ABSTRACT:

The photofermentation is a green technology that, together with dark fermentation, allows to alleviate the polution problems caused by waste materials, producing at the same time hydrogen, a fuel that does not produce greenhouse gases in its combustion. For this reason, it is essential found a form to operate a photofermentation in which it can be obtained high productivities and, also, offers the possibility to couple with a dark fermentation. In this work, it was used a microbial consortium to perform a photofermentation using a minerla medium with acetate as sole carbon source and a total absence of nitrogen. It was operated in three different ways: batch, fed batch and sequencing batch. For the sequencing batch it was obtained a specific productivity of 5.39 mLH2/g-h, it is 41% more tan that obtained in batch culture. However, the volumetric productivity was 0.55 mLH2/L-h, 34% less tan the same culture. It is beacause of the low capacity to hold back the biomass in the settle phase. On the other hand, the fed batch cuture had a volumetric productivity 48% higher tan the batch culture, and a specific productivity 31% higher, obtaining values of 1.20 mLH2/L-h and 5.03 mLH2/g-h respectively. These results demostrate that both, fed batch and sequencing batch, can improve the hydrogen productivity. The fed batch culture can be used in the couple with dark fermentation due to dilution effect it could have on inhibitory substances. On the other hand, the sequencing batch culture can be used due to the consortium remains on the medium for long time, achieving its adaptation and, accordingly, improving its hydrogen productivity. However, it is necessary find a way to hold back as much amount of biomass as possible, in order to the volumetric productivity is not affected. To achieve the above, there alternatives like centrifugation, filtration or cell immobilization.