El combustible fósil convencional mostró una disminución persistente e intensa de manera constante durante las últimas dos décadas que han llevado al deterioro global de los suministros de energía sostenible limitados.
Además, las fluctuaciones de precios y sus graves consecuencias ecológicas han despertado el interés de los investigadores, principalmente en el campo de las energías renovables alternativas.
Entre todos los combustibles existentes, el biohidrógeno está documentado debido a su producción neutra en carbono, simple y sostenible, bajas emisiones de carbono y gran densidad de energía. La generación de hidrógeno a partir de la fermentación oscura de biorresiduos es un método sostenible tentador que promueve la creación de una economía baja en carbono.
Un nuevo artículo publicado en la prestigiosa revista científica Science, explica la descripción general del rendimiento de hidrógeno a partir de materia prima renovable a través de la fermentación oscura. También detalla las tendencias recientes, como el pretratamiento, la adición de varios aditivos, opciones integradas, etc., empleadas para mejorar el proceso de fermentación para enriquecer la producción de hidrógeno.
Se incorporó a la investigación las sustancias inhibidoras que afectan el desempeño del proceso de fermentación. Además, trata la viabilidad económica, los desafíos y las limitaciones del proceso junto con el alcance futuro para el desarrollo de la economía sostenible del hidrógeno .
¿Qué es biohidrógeno?
El biohidrógeno es el hidrógeno producido biológicamente. Normalmente se produce a partir de algas, bacterias y arqueas. El biohidrógeno es un biocombustible con gran potencial que puede obtenerse mediante cultivo específico o a partir de desechos orgánicos. Existen múltiples líneas de investigación sobre producción sostenible de este tipo de hidrogeno biológico.
La generación de biohidrógeno
La producción de biohidrógeno depende de varios factores. Están asociados con condiciones ambientales, operacionales y químicas. Los factores más relevantes son:
pH del cultivo
El pH es un factor importante que influye en la actividad de las bacterias productoras de hidrógeno. Afecta la actividad de la hidrogenasa y a las rutas metabólicas.
Diferentes estudios comparativos con respecto al efecto del pH en la producción de hidrógeno han mostrado que el rango de pH óptimo para lograr la máxima producción de hidrógeno está entre 4,5 y 6,0.
Sustrato
Para la producción de HIDRÓGENO se han empleado diferentes clases de sustratos. La glucosa, sacarosa y el almidón son los que más se han empleado como sustrato. En muy pocos estudios se han utilizado residuos orgánicos como sustrato para la producción de hidrógeno.
Para la producción de hidrógeno no es ideal emplear sustratos con estructuras moleculares complejas debido a que estos son difíciles de asimilar por los microorganismos. Sin embargo después de emplear un pretratamiento con algunos métodos estos sustratos pueden ser fácilmente asimilados por las bacterias productoras de hidrógeno.
Los pretratamientos más conocidos para la degradación de sustratos difíciles son la ultrasonificación, acidificación, el congelamiento y descongelamiento, esterilización y las microondas.
Inóculo
Para la obtención de hidrógeno se han empleado bacterias en cultivos puros y mixtos como inóculos que corresponden a especies del género Clostridium y Enterobacter La mayoría de los estudios para la obtención de hidrógeno se han realizado con cultivos puros, en régimen batch y empleando glucosa como sustrato.
Nutrientes
En los procesos fermentativos para producción de hidrógeno el nitrógeno, los fosfatos y algunos iones metálicos son importantes para el crecimiento celular de las bacterias productoras de hidrógeno.
El nitrógeno es un componente de las proteínas, ácidos nucleicos y enzimas, por lo tanto una concentración de nitrógeno apropiada favorece el crecimiento de las bacterias productoras de hidrógeno y la producción de hidrógeno fermentativo.
Temperatura
La temperatura es un factor que influye en la actividad de las bacterias productoras de hidrógeno y en la producción de hidrógeno fermentativo, siendo un parámetro de tipo selectivo pues afecta la tasa de crecimiento y la ruta metabólica de los microorganismos.
Las bacterias son capaces de producir hidrógeno en rangos de temperatura que van desde 15 hasta 85°C, en rango mesofílico (25-30 °C), termofílico (40-65 °C) e hipertermofílico (>80 °C).
Fuente: Sciencedirect , Sergio A. Blanco, Tatiana Rodríguez
