Laboratorio Biotecnología Ambiental

Biohidrógeno

El hidrógeno es un vector energético que puede ser obtenido a partir de variadas fuentes de energía primaria (petróleo, solar, eólica, biomasa, etc.), permitiendo por medio de pilas de combustible, la generación de energía eléctrica como una energía renovable no convencional con una elevada eficiencia. El hidrógeno se caracteriza por poseer un alto poder calorífico por unidad de peso, siendo casi 100% mayor que el de otros combustibles convencionales como el metano, propano y la gasolina y su combustión en presencia de oxígeno es limpia, solo emite vapor de agua. Sin embargo, para que el hidrógeno pueda convertirse en la principal fuente de energía, reemplazando a los hidrocarburos, hay que superar primero varios obstáculos. En primer lugar, hay que producir hidrógeno a bajo costo y sin contaminar el medio ambiente (Lattin et al. 2007; Niu et al., 2010; Ricci et al., 2008; Winter et al., 2009).

Existen varias alternativas para producir hidrógeno: electrólisis de agua, reformación termocatalítica de
combustibles fósiles y combustión de biomasa. Actualmente el 96% del hidrógeno producido se obtiene a partir del reformado por vapor del gas natural, provocando una desventaja económica, gasto de una fuente de energía no renovable para su obtención, como emisión de gases dañinos al medio ambiente (Elam et al., 2003). No obstante el hidrógeno puede producirse a partir de materias primas renovables, tales como la producción microbiana de hidrógeno, presentándose como un atractivo proceso para proveer los futuros requerimientos de hidrógeno. Existen diversos tipos de microorganismos anaerobios, aerobios, bacterias fotosintéticas y cianobacterias capaces de producir hidrógeno (Nandi, R. et al. 1998), pero la producción de hidrógeno a través de microorganismos anaerobios, digestión anaerobia, tiene numerosas ventajas, destacándose que existen para este caso varios tipos de bacterias capaces de producir altos niveles de hidrógeno y que su producción se realiza en forma continua y no depende de la energía solar (Liang et al.,2002). La producción de hidrógeno vía digestión anaerobia tiene especial atención porque simultáneamente a la producción de hidrógeno se pueden tratar los residuos orgánicos de la actividad humana, disminuyendo los costos de producción (Khanal et al., 2004).

Como el hidrógeno en la digestión anaerobia es un producto intermedio, es necesario impedir la producción de metano, por tanto es necesario impedir el crecimiento de los microorganismos que consumen el hidrógeno. Para esto se realiza un pretratamiento del lodo anaerobio mediante shock térmico, inhibidores y controles biocinéticos con pHs y TRHs adecuados. Destacándose este ultimo, el control biocinético debido a que se genera una mayor diversidad de productores de hidrógeno (Rent et al., 1997; Das et al., 2008).

En el laboratorio de Biotecnología ambiental se ha trabajado desde el 2007 con el proyecto Fondecyt N°1060220, titulado “Producción y optimización del proceso de acidogenesis para la obtención de bio-hidrogeno, como fuente de energia renovable, dentro de un sistema Global de tratamiento de residuos organicos”, desarrollando los siguientes subtemas: "Efecto del pH, concentración de sustrato en hidrogeno,  tratamiento termico y cptaciópn continua y discontinua de hidrogeno" e "Incremento de la producción de hidrogeno vía digestión anaerobia utilizando reactores en serie". Actualmente se trabaja  en el proyecto Fondecyt N°1090482  titulado "Development of a novel extractive membrane bioreactor to improve Biohydrogen production as a ready-to-use renew energy source" en donde se estan desarrollando los siguientes subtemas: "Mejoramiento de la producción de hidrógeno vía digestión anaerobia mediante un reactor extractivo basado en membranas" e "Incremento de la producción de hidrógeno con glicerol mediante control biocinético del lodo anaerobio".