Desarrollo de un proceso de producción fotofermentativa de hidrógeno a partir de suero de leche (2018)
El hidrógeno es un gas importante como fuente de energía limpia y como materia prima de algunas industrias. Los procesos biológicos de producción de hidrógeno están ganando importancia debido a las ventajas de sus condiciones operativas y la versatilidad en los sustratos utilizados. En este proyecto se desarrolló una metodología fotofermentativa de producción de hidrógeno utilizando suero de leche como sustrato para la bacteria Rhodobacter capsulatus cepas IR3::LacZ y B10::LacZ. El proyecto se realizó en tres etapas las cuales se representan en los diferentes capítulos. En la primera etapa se utilizó suero de leche sintético para identificar los factores más relevantes para la producción de hidrógeno utilizando la metodología de diseño de experimentos. Como resultado de esta etapa se obtuvieron 4 modelos estadísticos para cada cepa y solución amortiguadora. Se eligió la cepa IR3::LacZ para los experimentos de las etapas posteriores. La productividad máxima y el rendimiento producto sustrato YP/S obtenidos para la primera etapa fueron 64 ml h-1L-1 y 2.08 mol H2 mol-1 C (C se refiere a las fuentes de carbono en este caso lactosa y lactato) para la solución amortiguadora fosfato y 43.01 ml h-1L-1 y 2.52 mol H2 mol-1 C para la solución Kolthoff. La segunda etapa evaluó la producción de hidrógeno con suero de leche industrial. Se aplicó un pretratamiento de tres etapas: reducción de contenido graso, desproteinización y pasteurización. Se obtuvo un modelo validado que describe la producción de hidrógeno para la solución amortiguadora fosfato. La productividad volumétrica máxima y el YP/S fueron 45.93 ml h-1L-1 y 2.29 mol H2 mol-1 C respectivamente. Se analizó la influencia de una etapa de homofermentación láctica en el pretratamiento obteniendo que mejora la producción de hidrógeno con una productividad volumétrica de 69.71 ml h-1L-1 y un YP/S de 2.96 mol H2 mol-1 C. La tercera etapa fue el escalamiento de los experimentos a reactores. Se evidenció contaminación en los reactores la cual llevó a una alta producción de biogás compuesto exclusivamente por H2 y CO2 este último en una concentración no superior a 30% (v/v). Se concluyó que el proceso de producción integrada, uniendo la fermentación oscura y fotofermentación es una opción con gran potencial para el uso del suero de leche como sustrato en la producción de hidrógeno.