Estudio de la remoción de compuestos que inhiben la producción de biohidrógeno por medio de materiales a base de carbono

Abstract

"En la actualidad existe una pérdida considerable en la producción de biohidrógeno a partir de hidrolizados ácidos, causado por la presencia de compuestos inhibitorios como: derivados de furanos, compuestos fenólicos y algunos ácidos orgánicos, resultantes de la degradación de lignina y algunas pentosas y hexosas. Los cuales son tóxicos para los microorganismos que realizan la fermentación oscura mermando la producción de biohidrógeno. Por lo que en este estudio se evaluó el uso de cuatro carbones activados (F-400, FCA, Concha de coco y de Madera) con el fin de encontrar el material más eficiente, basándonos en sus propiedades físicas y químicas, para adsorber compuestos inhibitorios presentes en un hidrolizado modelo y en uno real. Las isotermas de adsorción y cinéticas demostraron que el carbón activado F-400 es el material más adecuado para este proceso, porque reportó grandes capacidades de remoción de los compuestos fenólicos (vainillina = 0.68 mmol/g, siringaldehído = 1.02 mmol/g), y una cinética aceptable que alcanza más del 80% en los primeros 30 min. Además, el F-400 solo adsorbió 0.53 mg/g de azúcares totales. Cabe destacar que el inhibidor que más se adsorbe en el F-400 en un hidrolizado real es el ácido acético, debido a su alta concentración, seguido de los compuestos fenólicos, esto por su hidrofobicidad e interacciones tipo π- π, y finalmente los derivados de furanos (furfural y 5-HMF), porque son más afines al medio que al adsorbente. El CA F-400 es capaz de remover 89.1 mmol/g de vainillina y además desorber un 62.2% de este inhibidor, el cual tiene un valor agregado en la industria alimenticia."

"At present there is a considerable loss in the production of biohydrogen, from acid hydrolysates, caused by the presence of inhibitory compounds such as: derivatives of furans, phenolic compounds and some organic acids, resulting in the degradation of lignin, in some pentoses and hexoses. Which are toxic to microorganisms that perform dark fermentation, reducing the production of biohydrogen. So in this study we evaluated the use of four activated carbons (F400, FCA, Coconut Shell and Wood) in order to find the most efficient material, based on its physical and chemical properties, to adsorb inhibitory compounds present in a model hydrolyzed and in a real hydrolyzed. The adsorption and kinetic isotherms showed that the activated carbon F-400 is the most suitable material for this process, because it reported great removal capacities of the phenolic compounds (vanillin = 0.68 mmol/g, syringaldehyde = 1.02 mmol/g), and acceptable kinetics that reached more than 80% in the first 30 min. In addition, F-400 only adsorbed 0.53 mg/g of total sugars. It should be noted that the inhibitor that is most adsorbed in F-400 in a real hydrolyzed is acetic acid, due to its high concentration, followed by phenolic compounds, this due to its hydrophobicity and π-π interactions, and finally the derivatives of furans (furfural and 5-HMF), because they are more affined to the medium than to the adsorbent. Activated carbon F-400 is able to remove 89.1 mmol/g of vanillin and also to desorb 62.2% of this inhibitor, which has an added value in the food industry."