Impacto de un mediador redox inmovilizado en carbón activado durante el tratamiento anaerobio de efluentes agroindustriales para la producción de hidrógeno

Del Angel Acosta, Yair Adán (2020) Impacto de un mediador redox inmovilizado en carbón activado durante el tratamiento anaerobio de efluentes agroindustriales para la producción de hidrógeno. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Propósito y métodos del estudio: La fermentación obscura es uno de los métodos biológicos más reportados para la producción de hidrógeno, sin embrago, una limitante para el proceso es la baja tasa de producción. Recientemente se ha logrado incrementar la producción de hidrógeno mediante la incorporación de mediadores redox (MR) solubles a procesos de fermentación obscura usando cepas bacterianas puras. A pesar de la mejora en el proceso, los costos de operación se incrementan debido a la adición constante del MR soluble, así como la necesidad de condiciones inocuas para el manejo los cultivos puros. En este trabajo se utilizó como inóculo un consorcio anaerobio tratado térmicamente (donado por la empresa Grupo Modelo), el cual fue sometido a las pruebas de fermentación obscura en ausencia y presencia del MR. Adicionalmente, se inmovilizó el MR en carbón activado (CA) para evitar la adición continua del MR durante el proceso de fermentación, y el material carbonáceo sintetizado fue usado como material anódico en una celda de electrólisis microbiana mejorando la eficiencia del proceso. Contribución y conclusiones Los resultados obtenidos durante la presente investigación demostraron que la aplicación de un MR durante el proceso de fermentación obscura mejora la producción de hidrógeno. Con la adición del MR se incrementó producción y velocidad de producción, lo que representa una estrategia novedosa e innovadora para reducir el tiempo de producción obtenido durante los procesos convencionales. Adicionalmente, se logró la producción de hidrógeno a partir de la fermentación obscura de nejayote usando efluente cervecero como cosustrato, ya que este último efluente ajustó los parámetros críticos del nejayote a niveles adecuados donde fuera posible la producción de hidrógeno. Dichos resultados demuestran la factibilidad de usar dos efluentes agroindustriales para la recuperación de energía, además de una excelente oportunidad para el tratamiento de dichos efluentes con alta carga orgánica. La incorporación del MR en carbón activado modificó las propiedades electroquímicas del material carbonáceo, y al ser usado como material anódico en una celda de electrolisis microbiana, mejoró la eficiencia del sistema bioelectroquímico aumentando la producción de hidrógeno y el consumo de sustrato, hasta 4.3 y 1.45 veces, respectivamente. Esta estrategia representa una novedosa y prometedora alternativa para mejorar el desempeño de sistemas bioelectroquímicos y evitar el uso de metales preciosos o materiales costosos que limitan la aplicación de celdas a gran escala.

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