Producción de biohidrógeno a partir de residuos mediante fermentación oscura: una revisión crítica (1993-2011)

Biohydrogen production from wastes via dark fermentation: A critical review (1993-2011)

El hidrógeno es una energía atractiva debido a su alto contenido energético y combustión amigable.Entre los diferentes mecanismos existentes para la producción de hidrógeno, la fermentación oscura esuno de los más interesantes debido a que se aprovechan residuos como materia prima. Actualmente, lainvestigación en hidrógeno se encuentra en desarrollo, sin embargo, los resultados no han sido concluyentes,existiendo aún un vacío en los factores que se deben tener en cuenta y sobre todo no se ha llegado alnivel máximo de producción. En este sentido, este trabajo pretende, por medio de una revisión crítica deestudios realizados en el periodo 1993-2011, mostrar los factores más estudiados, configuraciones másempleadas y los principales resultados en este tema. Con base en esto, se encontró no sólo la necesidadde optimizar los factores que influyen en la producción, sino también la necesidad de incrementar larealización de estudios en escala real y régimen continuo.

INTRODUCCIÓN

El hidrógeno es una alternativa prometedora para reemplazar los combustibles convencionales porque es renovable y limpio y produce durante su combustión únicamente vapor de agua y energía. Además, posee el mayor contenido energético por unidad de peso, 122-142 kJ/g, comparado con cualquier combustible conocido [1-2]. Sin embargo, el H₂ no está disponible en forma natural como los combustibles fósiles, por lo tanto el mayor interés está dado en la forma de producirlo y especialmente a partir de materiales renovables tales como la biomasa o el agua.

Actualmente, el 40% del gas H₂ se obtiene de la oxidación catalítica de gases naturales, el 30% de metales pesados y nafta, el 18% de carbón, el 4% de la electrólisis y cerca del 1% de biomasa [2]. Entre las formas de obtención de hidrógeno anteriormente mencionadas la producción biológica a partir de biomasa presenta un mayor interés por ser potencialmente una forma de producción inagotable.

Los estudios en la producción de hidrógeno biológico se han enfocado principalmente en la biofotólisis del agua empleando algas y cianobacterias, la fotofermentación de compuestos orgánicos por bacterias fotosintéticas y la fermentación oscura de compuestos orgánicos ricos en carbohidratos mediante bacterias anaerobias; en la Figura 1 se muestra una breve comparación de estos procesos.

La obtención de hidrógeno por procesos fermentativos o fermentación oscura aparenta ser la más favorable puesto que se puede generar de forma continua y a altas tasas de producción comparado con los otros procesos biológicos [3-4]. Además, si se utiliza materia orgánica de residuos es posible obtener un producto con valor agregado a partir del tratamiento de un desecho. Los estudios en relación con la producción de hidrógeno vía fermentación oscura no presentan resultados conclusivos.