Producción de biohidrógeno a partir de paja de trigo y podas de jatrofa con extracción in situ

Abstract

"El uso intensivo de los combustibles fósiles genera la necesidad de explorar nuevas fuentes de energía. Una de las más importantes es el hidrógeno, el cual puede ser producido de forma biológica, a partir de residuos lignocelulósicos, por medio de la fermentación oscura; sin embargo, existen factores que afectan su producción, uno de los más destacados es la presión parcial de hidrógeno. En este trabajo se evaluó la producción biológica de hidrógeno mediante fermentación oscura a partir de 2 residuos, la paja de trigo y las podas de jatrofa (Jatropha curcas) aplicando vacío como un mecanismo para disminuir la presión parcial de hidrógeno. Se evaluó el uso de un pretratamiento con ácido diluido (HCl 2%) y una hidrólisis enzimática con un coctel enzimático comercial (Celluclast 1.5 L), como métodos de liberación de azúcares, tanto por separado como en forma secuencial. La producción de biohidrógeno se realizó en 2 fases, primero a pequeña escala con botellas serológicas (120 mL) y posteriormente en un reactor continuamente agitado (2L). La aplicación del vacío se realizó únicamente en el reactor. Los resultados arrojaron que la concentración de azúcares reductores al usar hidrólisis enzimática más pretratamiento (31.52 g AR/L para jatrofa y 43.25 g AR/L para paja) no mejora en gran medida lo obtenido sólo con pretratamiento (29.3 g AR/L para jatrofa y 36 g AR/L para paja). En cuanto a la producción de biohidrógeno, el uso del vacío mejoró de forma considerable la velocidad específica de producción siendo que se aumentó al triple para los hidrolizados de jatrofa (2.589 a 7.282 mL H2/g SSV h) y casi el cuádruple para los obtenidos con paja de trigo (1.733 a 7.011 mL H2/g SSV h). En conclusión, este trabajo demostró la viabilidad de la aplicación de vacío como método para disminuir la presión parcial de hidrógeno y aumentar la producción de biohidrógeno."

"The intensive use of fossil fuels generates the need to explore new sources of energy. One of the most important is hydrogen, which can be produced biologically from lignocellulosic wastes by means of dark fermentation; however, there are factors that affect its production. One of the most important is the hydrogen partial pressure. In this work, it was evaluated the biological production of hydrogen by dark fermentation from 2 residues, wheat straw and Jatropha pruning (Jatropha curcas), applying vacuum as a strategy for decreasing the partial pressure of hydrogen. The use of a diluted acid pretreatment (HCl 2%) and an enzymatic hydrolysis with commercial enzymes (Celluclast 1.5 L) as sugar release methods, both separately and sequentially, were evaluated. Hydrogen production was carried out in 2 phases, first on a small scale with serological bottles (120 mL) and then in a continuously stirred reactor (2L), in which the vacuum was applied. The results showed that the concentration of reducing sugars when using enzymatic hydrolysis plus pretreatment (31.52 g AR / L for Jatropha and 43.25 g AR / L for wheat straw) does not greatly improve with respect to what was obtained only with pretreatment (29.3 g AR / L for Jatropha and 36 g AR / L for wheat straw); In terms of hydrogen production, the use of vacuum significantly improved the specific production rate, being increased threefold for Jatropha (2,589 to 7,282 mL H2 / g SSV h) and almost four times for wheat straw (1,733 to 7,011 mL) H2 / g SSV h). In conclusion, this work demonstrated the feasibility of vacuum as a method to decrease the partial pressure of hydrogen and increase hydrogen yields."