Fermentación oscura para la producción de hidrógeno
Dark fermentarion for hydrogen production
DOI:
https://doi.org/10.56643/rcia.v1i1.152Palabras clave:
Bacterias anaerobias, Biocombustibles, Biohidrógeno, ResiduosResumen
Desde la Revolución industrial se ha perpetuado un
sistema de producción en el que el uso de combustibles
fósiles ha sido el escenario más común y rentable
a corto plazo. Ello ha ocasionado el cambio climático
global, causando alteraciones en la temperatura
y los patrones de precipitación. Actualmente, es de
vital importancia la búsqueda de combustibles alternativos.
que minimicen la contaminación ambiental,
así como reusar, reciclar y reutilizar los residuos
obtenidos en los procesos de producción. En este
trabajo se presenta la tecnología de fermentación
oscura (FO) para la producción de hidrógeno, como
un proceso amigable con el ambiente, con potencial
para producir hidrógeno y atender la demanda energética,
además de propiciar la disposición de los
residuos orgánicos, tanto agrícolas como urbanos,
y transformarlos en productos de valor. El presente
trabajo es un análisis del estado del arte del proceso
de FO para la producción de biohidrógeno, que
analiza los microorganismos participantes y las
principales acciones que es necesario realizar para
mejorar el rendimiento del proceso biotecnológico.
La naturaleza y el tipo de investigación fueron
cualitativa y exploratoria, respectivamente, y la
metodología utilizada en la misma fue bibliográfica/
documental. Se pretende que la información recopilada
pueda ser utilizada como base para futuras investigaciones
y desarrollo de tesis. Se concluye que
el aprovechamiento de la biomasa residual a partir
de su transformación en hidrógeno por medio de la
FO, tiene potencial para generar beneficios para la
sociedad y contribuir al desarrollo sostenible en la
producción de energéticos.
Citas
Azwar, M., Hussain, M., y Abdul, -W. A. (2014). Development of biohydrogen production by photobiological fermentation and electrochemical process: a review. Renewable Sustainable Energy Review, 31, 158-173 https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.11.022
Baeyens, J., Huili, Z., Jiapei, N., Lise, A., Raf, D., Renaud, A., y Yimin, D. (2020). Reviewing the potential of biohydrogen production by fermentation . Renewable and sustainable energy reviews,131, https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110023.
Banu, J. R., Kavitha, S., Kannah, R. Y., Bhosale, R. R., y Kumar, G. (2020). Industrial waste water to biohydrogen: possibilities towards successful biorefinery route. Bioresources Technologyc, 298, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122378.
Bao, M., Su, H., y Tan, T. (2012). Biohydrogen Production by Dark Fermentation of Starch Using Mixed Bacterial Cultures of Bacillus sp and Brevumdimonas sp. Energy and Fuels 26(9) , 5872-5878. doi 10.1021/ef300666m.
Bedoya, A., Castrillón, J., Ramírez, J., Vázquez, J. E., y Arias Zabala, M. (2008). Producción biológica de hidrógeno: una aproximacion al estado del arte. DYNA. Año 75, (154), 137-157. http://www.scielo.org.co/pdf/dyna/v75n154/a14v75n154.pdf
Cepal (2019). La Agenda 2030 y los Objetivos de Desarrollo Sostenible: una oportunidad para América Latina y el Caribe. Objetivos, metas e indicadores mundiales. https://repositorio.cepal.org/bitstream/handle/11362/40155/24/S1801141_es.pdf
Chen, S., Rotaru, A., E, Shrestha, P. M., Malvankar, N. S., Liu, F. Lovley, D. R. (2018). Promoting interspecies electron transfer with biochar. Science Rep. 4, 5019. https://doi.org/10.1038/srep05019
Christiansen, L. von, y Haselip, J. (2018). UN Environment EmissionsGap Report 2018.
Cimon, C., Kadota, P., y Eskicioglu, C. (2019). Effect of biocharand wood as ash amendment on biochemical methane production of wastewater sludge from a temperature phase anaerobic digestion process. Bioresource Technology 297 , https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122440.
Costello, A., Abbas, M., Allen, A., Ball, S., Bell, S., Bellamy, R., Lee, M. (2009). Managing the health effects of climate change: lancet and University College London Institute for Global Health Commission. Lancet. 373(9676), 1693-1733. doi: 10.1016/S0140-6736(09)60935-1.
Dong-Hoon, K., y Kim, M.-S. (2011). Hydrogenases for biological hydrogen production. Bioresource Technology. 102(18), 8423-8431 doi 10.1016/j.biortech.2011.02.113.
Duan, X., Chen, Y., Yan, Y. Y., Feng, L. Y., Chen, Y. G., y Zhou, Q. (2019). New method for algae comprehensive utilization: algae derived biocar enhances algae anaerobic fermentation for shortchain fatty acids production . Bioresources Technology. 289, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121637.
Eroglu, E., y Melis, A. (2011). Photobiological hydrogen production: recent advances and state of the art. Bioresource Technology. 102 (18), 8403-8413. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.03.026
Ghimire, A., Frunzo, L., Pirozzi, F., Trably, E., Escudie, R., Lens, P., y Esposito, G. (2015). A review on dark fermentative biohydrogen production from organic biomass: Process parameters and use of by-products. Applied Energy. 144, 73-95 https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.01.045
Kotay, S. M., y Das, D. (2008). Biohydrogen as a renewable energy resource- prospects and potentials. International Journal Hydrogen Energy. 33(1), 258-263 https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2007.07.031
Koutsopoulos, T., Fotidis, L., Tsolakis, N., y M. G. (2009). Biohydrogen production from pig slurry in a CSTR reactor system with mixed cultures under hyper-thermophilic temperature(70¨C). Biomass bioenergy. 33(9), 1168-1174 https://doi.org/10.1016/J.BIOMBIOE.2009.05.001
Lin, C. Y., y Chang, R. C. (2004). Fermentative hydrogen production at ambient temperature. International Journal of Hydrogen Energy, 29(7), 715-720. doi:10.1016/j.ijhydene.2003.09.002
Lin, C. Y., y Chen, H. P. (2006). Sulfate effect on fermentative hydrogen production using anaerobic mixed microflora. International journal of hydrogen energy, 31(7), 953-960 https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2005.07.009
Lu, C., Zhang, H., Zhang, Q., Chu, C., Tahir, N., Ge, X., … Zhang, T. (2019). An automated control system for pilot-scale biohydrogen production: design, operation and validation. International Journal of Hydrogen Energy, 45(6), 3795-3806. doi:10.1016/j.ijhydene.2019.04.28.
Mirza, S., Qazi, J. I., Liang, Y., y Chen, S. (2019). Growth characteristics and photofermentative biohydrogen production potential of purple non sulfure bacteria from sugar cane bagasse. Fuel. 255, 115805. doi: 10.1016/j.fuel.2019.115805
Mishra, S., Roy, M., & Mohanty, K. (2019). Microalgal bioenergy production under zero-waste biorefinery approach: recent advances and future perspectives . Bioresources Technology. 292, 122008. doi: 10.1016/j.biortech.2019.122008
Moreira, D., y Pires, J. (2016). Atmospheric CO2 capture by algae: negative carbon dioxide emissions path. Bioresource Technology. 215, 371-379 doi: 10.1016/j.biortech.2016.03.060
Mu, D., Liu, H., Lin, W., Shukla, P., y Luo, J. (2020). Simoultaneous biohydrogen production from dark fermentation od duckweed and waste utilization for microalgal lipid production. Bioresource Technology. 302, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.122879.
NREL (2021, mayo 23). National Renewable Energy Laboratory. https://www.nrel.gov/bioenergy/biohydrogen.html
Pandey, A. (2013). Biohydrogen. Elsevier Science and Technology, 259-278 https://www.elsevier.com/books/biohydrogen/pandey/978-0-444-59555-3.
Saady, N. (2013). Homoacetogenesis during hydrogen production by mixed cultures dark fermentation: unresolved challenge. International Journal Hydrogen. 38(30), 13172-91. doi:10.1016/j.ijhydene.2013.07.122.
Sharma, P., y Melkania, U. (2017). Biochar enhanced hydrogen production from organic fraction of municipal solid waste using co-culture of enterobacter aerogenes and E. coli. International Journal Hydrogen Energy. 42(30), 18865-18874.
Show, K. Y., YAN, Y., Zong, C., Guo, N., Chang, J., y Lee, D. (2019). State of the art challengues of biohydrogen from microalgae. Bioresource Technology. 289, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121747.
Silva, J., Mendes, J., Correia, J., Rocha, M., y Micoli, L. (2018). Cashew apple bagasse as new feedstock for the hydrogen production using dark fermentation process. Journal of Biotechnology. 286, 71-78.
doi 10.1016/j.jbiotec.2018.09.004.
Sobrino, F., Rodríguez Monroy, C., y Hernández Pérez, J. L. (2011). Biofuels and fossil fuels: Life Cycle Analysis (LCA) optimisation through productive resources maximisation. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 15(6), 2621-2628. https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.03.010
Srivastava, N., Srivastava, M., Malhotra B, D., Gupta, V. K., Ramteke, P. W., Silva, R. N., … Mishra, P. K. (2019). Nanoengineered cellulosic biohydrogen production via dark fermentation: A novel approach. Biotechnology Advances 37(6), 107384 doi:10.1016/j.biotechadv.2019.04.006
Staffell, I., Scamman, D., Velazquez-Abad, A., Balcombe, B., Dodds, P. E., Ekins, P., … Ward, K. (2019). The role of hydrogen and fuel cells in the global energy system. Energy Enviromental Science. 2 , 463-491. https://doi.org/10.1039/C8EE01157E
Suntomauro, F., Fan, J., Budarin, V., Parsons, S., Clark, J., Miller, T., y Chuck, C. J. (2018). Microbial oil production from the fermentation of microwave-depolynerised rape seed meal. Bioresource Technology Reports 4, 159-165. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2018.10.008
Sunyoto, N. M., Zhu, M., Zhang, Z., y& Zhang, D. (2016 ). Effect of biochar addition on hydrogen and methane production in two phase anaerobic digestion of aqueos carbohydrates food waste. Bioresource Technology (219), 29-36. doi: 10.1016/j.biortech.2016.07.089
University of Oxford (2015). Global Challenges – Twelve risks that threaten human civilisation. Future of Humanity Institute/Oxford Martin School/Faculty of Philosophy.
Valdez-Vásquez, I., y Poggi-Varaldo, H. (2009). Hydrogen production by fermentative consortia. Renewable and Sustainable Energy Reviews 13(5), 1000-1013. https://doi.org/10.1016/j.rser.2008.03.003.
Yang, G., y Wang, J. L. (2019). Synergistic enhancement of biohydrogen production from grass fermentation using biochar combined with zero-valent iron nanoparticles. Fuel. 251, 420-427, doi:10.1016/J.FUEL.2019.04.059.
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