Biohidrógeno a partir de residuos en dos pasos
La fermentación oscura de residuos orgánicos es una tecnología ampliamente estudiada que oxida la materia orgánica convirtiéndola en H2 y productos finales metabólicos. Esos productos finales se pueden utilizar en la tecnología de celdas electroquímicas microbianas (CEM) para generar H2 adicional. Así pues, combinando ambas técnicas de FO y CEM en un proceso en dos pasos se consigue un uso completo y óptimo de las corrientes residuales orgánicas, con la ventaja adicional de una recuperación de energía y una eliminación efectiva de contaminantes. El objetivo del proyecto WASTE2BIOHY (Sustainable hydrogen production from waste via two-stage bioconversion process: an eco-biotechnological approach) era investigar las comunidades microbianas implicadas en la conversión de materia orgánica en energía. Los investigadores determinaron en primer lugar qué tipos de residuos orgánicos eran aptos para la producción de hidrógeno, para proseguir después con la manera de controlar los bioprocesos de cultivo mixto en la fermentación oscura (FO) y las celdas electroquímicas microbianas (CEM). Los resultados mostraron que hay varios residuos orgánicos susceptibles de conversión efectiva en H2. Los datos se utilizaron para crear un modelo matemático que predijera y describiera el potencial de producción de hidrógeno a partir de cualquier tipo de aguas residuales. El modelo es una herramienta útil para evaluar rápidamente el potencial de un efluente para la generación de H2, haciendo el proceso de fermentación oscura viable en un contexto industrial. Se evaluaron además como inóculos distintas comunidades microbianas naturales, seleccionándose algunas que se caracterizaron por su alta efectividad para generar H2 en ambos procesos de FO y CEM. Un análisis estadístico multivariante avanzado de los datos metagenómicos de las comunidades microbianas iniciales y finales mostró fuertes correlaciones entre el origen del inóculo, la estructura final de las comunidades fermentativas y su comportamiento metabólico. Se obtuvo así valiosa información en profundidad sobre qué criterios microbianos se pueden utilizar para predecir con precisión las rutas metabólicas microbianas. Se propusieron asimismo procedimientos innovadores para seleccionar comunidades microbianas concretas con una producción muy efectiva de H2 y para prevenir la proliferación de microorganismos que consumen hidrógeno. Se prestó especial interés a las comunidades halófilas, ya que son muchas las corrientes residuales orgánicas que contienen niveles elevados de sales, por ejemplo las aguas residuales del procesamiento de salmuera de aceituna de mesa, lo que dificulta su tratamiento mediante métodos biológicos convencionales. Por último, en el proyecto WASTE2BIOHY se desarrollaron nuevos métodos prácticos para el control del metabolismo de las comunidades microbianas a fin de optimizar aún más ambos procesos de FO y CEM con residuos orgánicos reales. El desarrollo de estos bioprocesos de cultivo mixto permitirá a Europa convertirse en un futuro próximo en un actor importante en el campo de las biotecnologías medioambientales para la generación biológica de hidrógeno.
Palabras clave
Biohidrógeno, fermentación oscura, corrientes residuales orgánicas, celdas electroquímicas microbianas, WASTE2BIOHY
