Estudio de la producción de biohidrógeno por fermentación oscura usando pulpa de plátano (Musa paradisiaca) y cáscara pretratada en medio alcalino, asistido por ultrasonido

Abstract

La producción de hidrógeno por fermentación oscura (FO) a partir de residuos agroindustriales constituye una fuente de energía alternativa y sostenible. En el Laboratorio de Mecanización Agrícola de la Universidad Nacional de Colombia, se desarrolló un proceso para la producción de hidrógeno por FO a partir de biomasa. Se evaluaron los efectos de la carga orgánica, pH y pretratamiento con NaOH y ultrasonido sobre la producción de H2 a partir de residuos de plátano de Arauca. Para ello, se utilizó un biorreactor de 20 litros modo batch, según un diseño experimental de composición central, en condiciones mesófilas, sin inóculo y sin esterilizar el sustrato. Las variables de respuesta producción máxima diaria de hidrógeno (MDP), el contenido máximo de hidrógeno en el gas (MHC) y la producción acumulada (CHP) mostraron un ajuste aceptable a los modelos polinomiales de segundo orden. De acuerdo a un análisis de varianza (ANOVA) los modelos fueron significativos y fue posible optimizar las variables de respuesta. Se obtuvo un rendimiento de 1.16 mol H2/mol hexosa y una productividad máxima de 5 LH2 d-1, a partir de residuos de plátano sin tratamiento a pH 5,5 y 6, con demanda química de oxígeno (DQO) sobre 60.000 mgO2 L-1. En dos ensayos no hubo generación de H2, uno de ellos con la menor DQO; 31.716 mgO2 L-1 sin tratamiento a pH 6 y el otro con 80.000 mgO2 L-1 con tratamiento base a pH 6,5. Se concluyó que es posible producir H2 en un proceso fermentativo controlado, usando residuos de plátano de Arauca, sin efecto del pretratamiento a la cáscara. (Tomado de la fuente)

The production of hydrogen by dark fermentation (DF) from agroindustrial waste is an alternative and sustainable energy source. At the Agricultural Mechanization Laboratory of the National University of Colombia, a process for the production of hydrogen by DF from biomass was developed. The effects of organic load, pH, and pretreatment with NaOH and ultrasound on H2 production from plantain residues from Arauca were evaluated. For this purpose, a 20-liter batch bioreactor was used, according to a central composition experimental design, under mesophilic conditions, without inoculum and without sterilizing the substrate. The response variables maximum daily hydrogen production (MDP), maximum hydrogen content in gas (MHC), and cumulative production (CHP) showed an acceptable fit to the second-order polynomial models. According to an analysis of variance (ANOVA), the models were significant, and it was possible to optimize the response variables. A yield of 1.16 mol H2/mol hexose and a maximum productivity of 5 LH2 d-1 were obtained from untreated plantain waste at pH 5.5 and 6, with chemical oxygen demand (COD) over 60,000 mgO2 L-1. In two trials, there was no H2 generation, one of which had the lowest COD: 31,716 mg O2 L-1 without treatment at pH 6, and the other with 80,000 mg O2 L-1 with base treatment at pH 6.5. It was concluded that it is possible to produce H2 in a controlled fermentation process, using plantain residues from Arauca, without the effect of pre-treatment of the peel.