Producción de hidrógeno mediante procesos de fermentación oscura utilizando como sustrato mucílago de cacao

Uno de los grandes problemas ambientales que preocupan al mundo actualmente es el efecto de cambio climático, causado por el uso indiscriminado de combustibles fósiles. Es por ello que se propone el uso de biocombustibles como el hidrógeno, dado que su combustión no emite gases de efecto invernadero...

Full description

Autores:
Rojas Gálvez, Juan Camilo
Ramírez Zapata, Kelly Gineth
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2019
Institución:
Universidad Cooperativa de Colombia
Repositorio:
Repositorio UCC
Idioma:
OAI Identifier:
oai:repository.ucc.edu.co:20.500.12494/15120
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12494/15120
Palabra clave:
Biohidrógeno
Mucilago de Cacao
Termófilos
Mesófilos
TG 2019 IIN 15120
Biohydrogen
Mucilage
Thermophiles
Mesophiles
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Atribución – No comercial – Compartir igual
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description Uno de los grandes problemas ambientales que preocupan al mundo actualmente es el efecto de cambio climático, causado por el uso indiscriminado de combustibles fósiles. Es por ello que se propone el uso de biocombustibles como el hidrógeno, dado que su combustión no emite gases de efecto invernadero. El presente trabajo de investigación presenta un estudio de la producción de hidrógeno por medio de procesos de fermentación oscura, partiendo de mucílago de cacao como residuo industrial. El desarrollo experimental se realizó a escala laboratorio en reactores de vidrio de 250 mL, sometidos a temperatura constante de 35° C (mesófila) y 55° C (termófila). En los reactores se varió la carga orgánica en tres niveles: 4, 8 y 12 gramos de sólidos volátiles por litro (gSV/L). Con el fin de determinar en qué momento se entraba en etapa metanogénica, el biogás fue monitoreado y la experimentación se detuvo en el momento en que se evidenciaba la presencia de metano. En los experimentos de 55° C se evidenció presencia de metano a los 5 días mientras que, para los experimentos de 35° C se encontró presencia de metano en el biogás hasta los 23 días. Tanto para las pruebas de 35° C, como para las de 55° C, se obtuvieron mayores producciones cuando la carga orgánica fue de 12 gSV/L. También se encontró que la producción de H2 es significativamente mayor a 35° C, lo que sugiere que las condiciones mesófilas mantienen el proceso en estado de hidrólisis.
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El desarrollo experimental se realizó a escala laboratorio en reactores de vidrio de 250 mL, sometidos a temperatura constante de 35° C (mesófila) y 55° C (termófila). En los reactores se varió la carga orgánica en tres niveles: 4, 8 y 12 gramos de sólidos volátiles por litro (gSV/L). Con el fin de determinar en qué momento se entraba en etapa metanogénica, el biogás fue monitoreado y la experimentación se detuvo en el momento en que se evidenciaba la presencia de metano. En los experimentos de 55° C se evidenció presencia de metano a los 5 días mientras que, para los experimentos de 35° C se encontró presencia de metano en el biogás hasta los 23 días. Tanto para las pruebas de 35° C, como para las de 55° C, se obtuvieron mayores producciones cuando la carga orgánica fue de 12 gSV/L. También se encontró que la producción de H2 es significativamente mayor a 35° C, lo que sugiere que las condiciones mesófilas mantienen el proceso en estado de hidrólisis.One of the major environmental problems that concerns the world today is the effect of climate change, caused by the indiscriminate use of fossil fuels. That is why the use of biofuels such as hydrogen is proposed, since their combustion does not emit greenhouse gases. This research paper presents a study of hydrogen production through dark fermentation processes, starting from cocoa mucilage as industrial waste. Experimental development was carried out at laboratory scale in 250 mL glass reactors, subjected to a constant temperature of 35oC (mesophyll) and 55oC (thermophilic). In the reactors, the organic load was varied in three levels: 4, 8 and 12 grams of volatile solids per liter (gSV/L). In order to determine when it was entering the methane stage, biogas was monitored and experimentation was stopped at the time the presence of methane was evident. In the 55oC experiments, methane was shown to be present at 5 days while the presence of methane in the biogas was found for 35oC experiments up to 23 days. For both 35oC and 55oC tests, higher productions were obtained when the organic load was 12 gSV/L. It was also found that the production of H2 is significantly higher than 35oC, suggesting that mesophilic conditions keep the process in hydrolysis state.juan.rojasga@campusucc.edu.cokellyg.ramirez@campusucc.edu.co11 p.Universidad Cooperativa de Colombia, Facultad de Ingenierías, Ingeniería Industrial, BogotáIngeniería IndustrialBogotáBiohidrógenoMucilago de CacaoTermófilosMesófilosTG 2019 IIN 15120BiohydrogenMucilageThermophilesMesophilesProducción de hidrógeno mediante procesos de fermentación oscura utilizando como sustrato mucílago de cacaoTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionAtribución – No comercial – Compartir igualinfo:eu-repo/semantics/closedAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_14cbArgun, H., & Kargi, F. (2011). Bio-hydrogen production by different operational modes of dark and photo-fermentation: an overview. International Journal of Hydrogen Energy, 36(13), 7443-7459.Arias González, E. F., y Rodríguez Bohórquez, C. L, (2012). Estudio de la producción de hidrógeno en régimen batch con agua residual proveniente de la industria cervecera. Recuperado de: http://hdl.handle.net/10654/9339.Balachandar, G., Khanna, N., & Das, D. (2013). Biohydrogen production from organic wastes by dark fermentation. In Biohydrogen (pp. 103-144). Elsevier.Bilgen, S. (2014). Structure and environmental impact of global energy consumption. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 38, 890-902.Efficiency, E. (2015). Phyllis2-Database for biomass and waste. Energy research Centre of the Netherlands.Gorman, J. (2002). Hydrogen: The Next Generation Cleaning up production of a future fuel. SCIENCE NEWS-WASHINGTON-, 162(15), 235-236.Kapdan, I. K., & Kargi, F. (2006). Bio-hydrogen production from waste materials. Enzyme and microbial technology, 38(5), 569-582.Luque Picardo, B. E. (2019). Producción de hidrógeno mediante co-digestión de biosólidos y vinazas.Martinez, V. y García, R. (2010). Fermentación oscura, fotofermentación y biofotólisis: análisis de su aplicación en secuencia para la producción de hidrógeno biológico. 10.13140/RG.2.1.2415.9844.Rangel, CJ, Hernández, MA, Mosquera, JD, Castro, Y., Cabeza, IO y Acevedo, (PA, 2019). Hydrogen production by dark fermentation process from pig manure, cocoa mucilage and coffee mucilage.Saratale, G. D., Saratale, R. G., & Chang, J. S. (2013). Biohydrogen from renewable resources. In Biohydrogen (pp. 185-221). Elsevier.Tortora, G. J., Funke, B. R., Case, C. L., & Johnson, T. R. (2004). Microbiology: an introduction (Vol. 9). San Francisco, CA: Benjamin Cummings.PublicationORIGINAL2019-hidrogeno_fermentacion_oscura.pdf2019-hidrogeno_fermentacion_oscura.pdfTrabajo de grado completoapplication/pdf475869https://repository.ucc.edu.co/bitstreams/751432f4-f5ed-451f-954c-befac61e8611/downloadb93e5c2c9d271418b75a0fc5c8f5058cMD512019-hidrogeno_fermentacion-CartaRestriccion.pdf2019-hidrogeno_fermentacion-CartaRestriccion.pdfCarta de restricciónapplication/pdf183563https://repository.ucc.edu.co/bitstreams/1305ef49-9daa-4fce-8779-9f8986ebf579/download1964d7a855c6737b481c3845cd27c80bMD522019-hidrogeno_fermentacion-LicenciaUso.pdf2019-hidrogeno_fermentacion-LicenciaUso.pdfLicencia de usoapplication/pdf486654https://repository.ucc.edu.co/bitstreams/7cc6c348-37c9-4fca-a91d-9f94d80e3636/download35579ebd24a81002b4965f1bed737d75MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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