¿Puede la electrofermentación convertir residuos alimentarios como el helado en valiosos productos químicos?
"Estamos creando una industria a partir de los residuos de otra industria"
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Un nuevo estudio demuestra que la adición de una descarga eléctrica a la fermentación de residuos alimentarios industriales acelera el proceso y aumenta la producción de sustancias químicas de plataforma que son componentes valiosos de una amplia gama de productos.
Al desarrollar el nuevo sistema, los investigadores de la Universidad Estatal de Ohio también descubrieron que la combinación de dos especies bacterianas en la mezcla de electrofermentación no sólo ayudaba a acelerar el proceso, sino que permitía una producción química más selectiva.
En este estudio, los residuos alimentarios eran helados y nata agria, pero el equipo ha ampliado el trabajo con experimentos con posos de café y algas lacustres.
La eventual adopción de esta tecnología podría reportar muchos beneficios: producción eficiente, sostenible y rentable de productos químicos polivalentes a partir de materias primas que, de otro modo, acabarían incineradas o en un vertedero, contribuyendo a las emisiones de gases de efecto invernadero.
"Estamos creando una industria a partir de los residuos de otra industria", explica el primer autor, Beenish Saba, investigador científico de ingeniería alimentaria, agrícola y biológica de la Universidad Estatal de Ohio.
"Estamos aprovechando los residuos que un contratista cobra a las empresas por llevar a un vertedero, donde producen gas metano. Estamos sugiriendo que las industrias pueden instalar un biorreactor sencillo en el que producir otros subproductos importantes."
El estudio se ha publicado recientemente en la revista Journal of Environmental Chemical Engineering.
Este trabajo se basa en investigaciones anteriores sobre valorización de residuos realizadas por Saba y Katrina Cornish, catedrática emérita de Horticultura y Ciencia de los Cultivos e Ingeniería Alimentaria, Agrícola y Biológica del Estado de Ohio y coautora principal del estudio actual.
El trabajo de valorización consistió en analizar las propiedades físicas y químicas de 46 muestras de residuos alimentarios para identificar buenos candidatos para su conversión en productos químicos y biogases mediante diversos procesos, incluida la fermentación.
En el nuevo estudio, Saba y sus colegas compararon el rendimiento y la duración de la fermentación convencional y la electrofermentación. Las prácticas convencionales consisten en introducir residuos alimentarios y bacterias en una botella, ajustar los niveles de nutrientes e incubar los materiales a 98,6 grados Fahrenheit. La electrofermentación se realiza a temperatura ambiente en un biorreactor equipado con un electrodo alimentado por un voltaje externo mínimo.
"En la fermentación convencional, las bacterias crecen alegremente y producen algunos disolventes y gases", explica Saba. "En el segundo paso, les dimos un poco de electricidad para que las bacterias sintieran un poco de irritación, y el metabolismo se aceleró. Crecían y comían alegremente, y producían más subproductos, lo que significa que podemos aumentar el rendimiento".
El desarrollo de este nuevo sistema electroquímico microbiano tuvo otra ventaja: la producción de gas hidrógeno.
Los experimentos demostraron que la combinación de dos especies bacterianas de la familia Clostridium contribuía a la producción de gas hidrógeno al tiempo que reducía los residuos de la fermentación: se sabe que la especie C. bijerinckii, utilizada habitualmente, genera dióxido de carbono al convertir los residuos alimentarios en alcoholes, pero resulta que otra especie, C. carboxidivorans, consume ese CO2.
"Significa que el producto de desecho de una bacteria es utilizado por la otra bacteria", dijo Saba. "Era posible que hubiera una relación antagónica, pero probamos a cultivarlas juntas y descubrimos que hay una relación sinérgica entre estas dos bacterias que funciona bien".
Y además de consumir el CO2, C. carboxidivorans produce gas hidrógeno y disolventes.
"El dióxido de carbono sigue ahí, pero la mayor parte se consume y nos da gas hidrógeno, un producto adicional. Ahora tenemos dos productos valiosos y uno de desecho", explica.
Según Saba, este trabajo encaja con la creciente atención que se presta a la utilización de residuos alimentarios y agrícolas para crear productos de base biológica.
"Estamos trabajando para mejorar el rendimiento, la rentabilidad y la escalabilidad", explicó. "El gobierno pide trabajo en este campo y la industria está interesada en obtener valor de los residuos y no pagar por su eliminación".
"Hay mucho material de naturaleza agrícola o biológica que se va a la basura. Es mucho mejor utilizarlos y fabricar productos valiosos".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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