Título
Producción de H2 y etanol a partir de subproductos de maíz en un proceso de fermentación en dos etapas
Hydrogen and etanol production from corn byproducts in a two-stage fermentation
Autor
Karina Contreras Gómez
Colaborador
Idania Valdéz Vázquez (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
Se estudió la producción de hidrógeno y etanol a partir de la fermentación en dos etapas de un sustrato lignocelulósico. Se montaron reactores acidogénicos para estudiar el efecto del tiempo de retención hidráulico (TRH, 60, 120 y 240 h) y la concentración de sustrato (25, 50 y 100 g/L) sobre la producción de hidrógeno mediante un diseño factorial completo, 32 . Se encontró que estos dos factores tuvieron un efecto significativo sobre la tasa de crecimiento, productividad de H2 y productividad específica de H2. La concentración de sustrato tuvo un efecto positivo sobre las variables de respuesta, por lo que los mejores resultados se obtuvieron con una alimentación de 100 g/L. El TRH tuvo un efecto inverso, donde la mayor tasa de crecimiento y productividades de H2 se lograron a un TRH de 60h. Es por ello, la mayor productividad de hidrógeno (482 mLH2/(kg*d)) y productividad específica de hidrógeno (58 mLH2/(µg*d)) se alcanzaron a un TRH de 60 h y 100 g/L. Bajo estas mismas condiciones, se obtuvieron las mayores velocidades de remoción de sustrato donde hubo un mayor consumo de celulosa por sobre la hemicelulosa, a pesar de que la actividad xilanolítica fue mayor a la celulolítica. En esta etapa, los reactores con mayores productividades de hidrógeno lograron una remoción de sustrato del 50% de los carbohidratos presentes. Se demostró que fue posible continuar la biotransformación del sustrato residual a través de una segunda etapa de fermentación de tipo solventogénica, donde se logró una producción máxima de 104 mg etanol/g sustrato en reactores alimentados con 80 g/L de sustrato residual y operados a un TRH de 120h. Con estas dos etapas de producción de biocombustibles, se logró recuperar 3.3 kJ/gsustrato, correspondiente al 24.64% de la energía contenida en los residuos de maíz.
Hydrogen and ethanol production in two-stage fermentation from a lignocellulosic substrate was studied. Acidogenic reactors were operated to study the effect of the hydraulic retention time (TRH, 60, 120 y 240 h) and substrate concentration (25, 50 y 100 g/L) on hydrogen production using a complete factorial design, 32 . It was found that these two factors had a significant effect on the growth rate, H2 productivity and H2 specific productivity. Substrate concentration had a positive effect on the esponse variables, where the highest results were obtained with a feeding of 100 g/L. On the other hand, the TRH had an inverse effect, where the highest growth rates and hydrogen productivities were reached at 60h TRH. The highest hydrogen roductivity (482 mLH2/(kg*d)) and specific hydrogen productivity were reached at 60h TRH and 100 g/L. Under the same conditions, the highest substrate removal rates were obtained; where the main removed substrate was cellulose instead emicellulose, although xylanolytic activity was higher than cellulolytic ones. At this stage, the reactors with the highest hydrogen productivities achieved a substrate removal around 50%. It was shown that it was possible to continue the biotransformation of residual substrate through a second type-solventogenic fermentation, which the ethanol production was 104 mg/g in reactors fed with 80 g/L of residual substrate and operated at 120 h HRT. With a two-stage fermentation for biofuel production, it was recovered 3.3 kJ/gsubstrate, corresponding to 24.64% of the energy contained in the substrate.
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2010
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Sugerencia de citación
Contreras Gómez, K.2010.Producción de H2 y etanol a partir de subproductos de maíz en un proceso de fermentación en dos etapas.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 70 pp.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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