Estrategias de control de las comunidades microbianas durante la fermentación oscura

"La fermentación oscura es la alternativa más factible para la producción biológica de hidrógeno (H2). Este bioproceso depende de la capacidad metabólica de microorganismos anaerobios que utilizan sustratos orgánicos y producen una mezcla de ácidos carboxílicos e H2 como subproductos. En proces...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Rodolfo Palomo Briones
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2018
País:México
Institución:Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica
Repositorio:Repositorio Institucional del IPICYT
OAI Identifier:oai:ipicyt.repositorioinstitucional.mx:1010/2036
Acceso en línea:http://ipicyt.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1010/2036
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:info:eu-repo/classification/Autor/Biohidrógeno
info:eu-repo/classification/Autor/Fermentación ácido-láctica
info:eu-repo/classification/Autor/Homoacetogénesis
info:eu-repo/classification/Autor/Transferencia de masa
info:eu-repo/classification/Autor/Comunidades microbianas
info:eu-repo/classification/Autor/Biohydrogen
info:eu-repo/classification/Autor/Lactic-acid fermentation
info:eu-repo/classification/Autor/Mass transfer
info:eu-repo/classification/Autor/Microbial communities
info:eu-repo/classification/cti/6
Descripción
Sumario:"La fermentación oscura es la alternativa más factible para la producción biológica de hidrógeno (H2). Este bioproceso depende de la capacidad metabólica de microorganismos anaerobios que utilizan sustratos orgánicos y producen una mezcla de ácidos carboxílicos e H2 como subproductos. En procesos continuos, la fermentación oscura ha mostrado ser estable y con altas productividades, especialmente en reactores de biomasa suspendida. Sin embargo, los rendimientos molares de H2 reportados en la literatura se mantienen alejados de los valores teóricos (4 mol H2/mol hexose). Recientemente, la homoacetogénesis y la fermentación ácido láctica han sido identificadas como causas probables de los desempeños subóptimos de la producción de H2. En este trabajo se evaluaron diferentes parámetros de operación con el objetivo de identificar y entender las condiciones que desencadenan la homoacetogénesis y la fermentación ácidoláctica durante la producción de H2 en reactores continuous de tanque agitado. Se demostró que el tiempo de retención hidráulico (TRH) es un factor crítico que controla la composición de las comunidades microbianas de la fermentación oscura. Valores de TRH entre 6 y 12 h favorecen el surgimiento de una comunidad microbiana dominada por las familias Clostridiaceae-LachnospiraceaeEnterobacteriaceae, las cuales llevan a cabo metabolismos asociados con la producción de H2. En dichas condiciones, se obtuvo una velocidad volumétrica de producción de H2 (VVPH) de 2 L H2/L-d. En contraste, valores de TRH entre 18 y 24 h derivaron en el establecimiento de una comunidad microbiana de Sporolactobacillaceae-Streptococcaceae, que llevó a cabo la fermentación ácido láctica y desplazó a las bacterias productoras de H2. Asimismo, la VVPH disminuyó hasta un mínimo de 0.6 L H2/L-d. Posteriormente, bajo condiciones fijas de TRH (6 h), se encontró que la operación a velocidades de carga orgánica (VCO) bajas (14.7– 44.1 g lactosa/L-d) estuvo asociada con el dominio de Clostridium spp. Dichas condiciones favorecieron las rutas metabólicas del ácido acético y butírico, con un rendimiento molar de H2 de 2.14 mol H2/mol hexosa y una VVPH entre 3.2 y 11.6 L H2/L-d. En contraste, VCO relativamente altas (58.8 y 88.2 g lactosa/L-d) favorecieron la aparición de Streptococcus spp. como bacteria co-dominante en la comunidad microbiana, cuya presencia derivó en la producción de ácido láctico."

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