Choques ácido-alcalinos en la fermentación de vinaza moldean la dinámica de la metanogénesis y la reducción del...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología y Bioingeniería
• Ciencias Ambientales
• Ecología Microbiana

Sus antecedentes:

• La digestión anaeróbica eficiente en dos fases (2nd-AD) de la vinaza de caña de azúcar requiere la supresión de la metanogénesis durante la acidogénesis para maximizar el rendimiento de metano y minimizar los riesgos de H2S.
• El control de las vías microbianas es crucial para optimizar la producción de biogás y la valorización de residuos de la vinaza.

Objetivo del estudio:

• Investigar la eficacia de los choques secuenciales de pH ácido y alcalino para controlar la metanogénesis en la 2nd-AD de vinaza de caña de azúcar.
• Evaluar el impacto de los choques de pH en la reducción de sulfato, la producción de acetato y la dinámica de la comunidad microbiana.
• Establecer una estrategia operativa novedosa para mejorar las biorrefinerías de vinaza.

Principales métodos:

• Se utilizó un reactor anaeróbico de lecho estructurado (AnSTBR) alimentado con vinaza de caña de azúcar durante 90 días a 30°C.
• Se implementaron choques secuenciales de pH ácido y alcalino en seis etapas operativas.
• Se analizaron las comunidades microbianas utilizando técnicas moleculares y se monitorizaron parámetros clave como el contenido de metano, la reducción de sulfato y la concentración de acetato.

Principales resultados:

• El pH de los choques inhibió eficazmente la metanogénesis (contenido de metano reducido al 3%) y promovió la sulfidogénesis (eliminación de sulfato hasta el 82%).
• El proceso produjo un efluente rico en acetato (>3.0 g-HAc L⁻¹) con una mayor capacidad de amortiguación, adecuado para la metanogénesis posterior.
• Se identificó Desulfovibrio como el reductor de sulfato dominante, mientras que Bacteroides y Aminobacterium fueron productores clave de acetato.

Conclusiones:

• Los choques secuenciales de pH ofrecen una estrategia robusta para modular las vías microbianas en la 2nd-AD de vinaza de caña de azúcar.
• Este enfoque mejora el potencial de biogás, mejora la seguridad ambiental al controlar el H2S y apoya la gestión sostenible de residuos.
• Los hallazgos avanzan la eficiencia operativa de las biorrefinerías de vinaza a través del control microbiano dirigido.