La fermentación autogenerativa a alta presión (AHPD, por sus siglas en inglés) es una técnica de producción de biogás que funciona bajo una presión de gas elevada. Esta presión es generada naturalmente por las bacterias y arqueas a través de los gases que liberan. Descrita por primera vez por R. Lindeboom de la Universidad de Wageningen (WUR) en 2011, [1] un reactor discontinuo se presurizó a 58 bar, lo que produjo una concentración de metano del 96% en el biogás resultante . Este método también se conoce comúnmente como digestión anaeróbica a alta presión (HPAD, por sus siglas en inglés) en la literatura científica .
El AHPD aprovecha la mayor solubilidad del dióxido de carbono (CO2) a 0,031 mol/L/bar en comparación con el metano (CH4) a 0,0016 mol/L/bar. Esta diferencia permite que se disuelva más CO2 en el digestato , mientras que el sulfuro de hidrógeno (H2S) también se disuelve de manera más eficiente bajo presión. El resultado es un biogás con un mayor contenido de metano, que requiere menos mejora para cumplir con los estándares de gas natural , lo que en última instancia reduce los costos de procesamiento. [2] [ verificación fallida ]
Las especies individuales de microorganismos tienen diferentes condiciones óptimas en las que crecen y se replican más rápidamente. [ cita requerida ] Existe un rango específico alrededor de ese óptimo en el que una especie puede sobrevivir. [3] Factores como el pH , la temperatura, [4] la presión osmótica (a menudo causada por la salinidad ) contribuyen a la condición óptima de todos los microorganismos. Por ejemplo, en términos de presión, algunas especies pueden sobrevivir en condiciones extremófilas como radiación extrema, temperatura, salinidad o presión. Los microorganismos piezófilos tienen su condición óptima de crecimiento a una presión igual o superior a 10 megapascales (99 atm ; 1500 psi ). [ cita requerida ] [5] Algunas bacterias y arqueas se han adaptado a la vida en los océanos profundos, donde la presión ( presión hidrostática ) es mucho mayor que a nivel del mar. Por ejemplo, se han encontrado las especies de arqueas productoras de metano Methanocaldococcus , Methanothermococcus , Methanopyrus y Methanotorris en respiraderos hidrotermales en el fondo del océano. [6] La investigación en la Universidad de Groningen (RUG) ha demostrado que la comunidad bacteriana se ve afectada por la presión de los cambios de composición. [7] Esto hace posible influir en el proceso de digestión anaeróbica .
Un desarrollo posterior de esta técnica es la adición de gas hidrógeno al reactor. Según la ley de Henry , este gas también se disuelve más a mayor presión. [ cita requerida ] [8] El resultado es que puede ser mejor absorbido por bacterias y arqueas. A su vez, convierte el gas hidrógeno con el dióxido de carbono ya disuelto en metano adicional. Esta combinación de técnicas fue descrita en detalle por Kim et al en 2021, [9] conocido como un proceso llamado metanización biológica . En la escalera de hidrógeno 5.0 de Michael Liebreich , esta forma de mejora del biogás se encuentra en el paso C. [10] Esto es considerablemente más alto que las aplicaciones como combustible en vehículos. Estos se distribuyen en los pasos D a G. [11]
Aunque la técnica se suele utilizar como proceso de fermentación para flujos líquidos espesos y biomasa sólida, también se puede aplicar como tratamiento anaeróbico de aguas residuales . En Corea del Sur, han conseguido hacer funcionar un reactor UASB (una forma de tratamiento anaeróbico de aguas residuales) a 8 Bar. [12] A continuación, se creó un biogás con un contenido de metano del 96,7%. Un hallazgo notable fue que los granos del lodo que son tan similares en características de la técnica UASB se conservaron bien. Esto se debió a que se formó más sustancia polimérica extracelular (EPS) en la biopelícula . Los microorganismos fabrican estos para protegerse de condiciones difíciles, en este caso la presión extrema.
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