Producción de biohidrógeno en un reactor de tanque agitado continuo: Evaluación de los hidrolizados de bagazo de agave obtenidos con enzimas comerciales

Abstract

"La producción de hidrógeno por métodos biológicos a partir de fuentes renovables, como la fermentación oscura de biomasa, resulta una alternativa prometedora para reducir la dependencia a los combustibles fósiles ya que el biohidrógeno es un combustible libre de carbono que sólo genera agua cuando se quema. El bagazo de Agave tequilana Weber es uno de los principales residuos lignocelulósicos generados por la industria del tequila en México. Este bagazo tiene un gran potencial para la producción de H2 debido a su alto contenido de azúcares, que pueden liberarse a través de una hidrólisis enzimática. Actualmente, se ha demostrado que mezclas enzimáticas (celulasas y hemicelulasas) mejoran significativamente la liberación de los azúcares, sin embargo, son costosas. En este trabajo se evaluó el potencial de producción de hidrógeno en un reactor CSTR a partir de hidrolizados obtenidos con una mezcla enzimática importada (Celluclast 1.5L/Viscozyme) y una enzima comercial nacional (Stonezyme). El desempeño del CSTR alimentado con el hidrolizado obtenido con la mezcla enzimática fue excelente, alcanzando una velocidad volumétrica de producción de hidrógeno (VVPH) máxima de 12.9 L H2/L-d que se logró a una carga orgánica volumétrica (COV) de 90 g DQO/L-d. Cuando se operó un segundo reactor CSTR con el hidrolizado obtenido a partir de una enzima comercial nacional se obtuvo una VVPH máxima de 2.2 L H2/L-d a una COV de 100 g DQO/L-d. La remoción de azúcares durante este ensayo fue de 83%, menor al obtenido con la mezcla enzimática que fue de 93%. En ambos ensayos se observó una relación directa entre la COV y la VVPH. Los distintos desempeños fueron atribuidos a que la producción de hidrógeno fue influenciada significativamente por la composición de los azúcares de los hidrolizados. El presente trabajo muestra que la alta VVPH obtenida con la mezcla enzimática da como resultado un menor costo en la producción por litro de H2, en comparación con la enzima comercial nacional."

"Hydrogen production by biological methods from renewable sources, such as dark fermentation of biomass, is a promising alternative to reduce dependence on fossil fuels since biohydrogen it a carbon-free fuel that only generates water when it is burned. The Agave tequilana Weber bagasse is one of the main lignocellulosic residues generated by the tequila industry in Mexico. This bagasse has a great potential to produce H2 due to its high content of sugars, which can be released through an enzymatic hydrolysis. Currently, it has been shown that mixtures of cellulases and hemicellulases significantly improves the release of sugars, however, are very expensive. In this work the potential of hydrogen production in a CSTR reactor was evaluated from hydrolysates obtained with an imported enzymatic mixture and a national commercial enzyme. The performance of the CSTR fed with the hydrolysate obtained with the enzymatic mixture was excellent; reaching a maximum volumetric hydrogen production rate (VHPR) of 12.9 L H2/L-d achieved at an organic loading rate (OLR) of 90 g COD/L-d. In the second test when operating the CSTR with the hydrolysate obtained whit a single commercial enzyme preparation, a maximum VHPR of 2.2 L H2/L-d was obtained at an OLR of 100 g COD/L-d. The removal of sugars during this trial was 83%, lower than that obtained with the enzymatic mixture that was 93%. In both trials, a direct relationship was observed between OLR and VHPR. The different performances were attributed to the fact that the production of hydrogen was significantly influenced by the composition of the sugars of the hydrolysates. The present work shows that the high VHPR obtained with the enzymatic mixture results in a lower cost in the production per liter of H2, compared with the national commercial enzyme."