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Fermentación de gas de síntesis

La fermentación de gas de síntesis , también conocida como fermentación de gas de síntesis , es un proceso microbiano. En este proceso, se utiliza una mezcla de hidrógeno , monóxido de carbono y dióxido de carbono , conocida como gas de síntesis , como fuentes de carbono y energía , y luego se convierte en combustible y productos químicos mediante microorganismos . [1]

Los principales productos de la fermentación del gas de síntesis incluyen etanol , butanol , ácido acético , ácido butírico y metano . [2] Ciertos procesos industriales, como la refinación de petróleo, la molienda de acero y los métodos para producir negro de carbón , coque , amoníaco y metanol , descargan enormes cantidades de gases residuales que contienen principalmente CO y H
2Los gases de desecho se liberan a la atmósfera ya sea directamente o a través de la combustión. Los biocatalizadores se pueden utilizar para convertir estos gases residuales en productos químicos y combustibles como, por ejemplo, etanol. [3] Además, se ha demostrado que la incorporación de nanopartículas mejora la transferencia de fluidos gas-líquido durante la fermentación del gas de síntesis. [4]

Existen varios microorganismos que pueden producir combustibles y productos químicos mediante la utilización de gas de síntesis. Estos microorganismos se conocen principalmente como acetógenos , entre ellos Clostridium ljungdahlii , [5] Clostridium autoethanogenum , [6] Eubacterium limosum , [7] Clostridium carboxidivorans P7, [8] Peptostreptococcus productus , [9] y Butyribacterium methylotrophicum . [10] La mayoría utiliza la vía Wood-Ljungdahl .

El proceso de fermentación de gas de síntesis tiene ventajas sobre un proceso químico, ya que se lleva a cabo a menor temperatura y presión , tiene mayor especificidad de reacción , tolera mayores cantidades de compuestos de azufre y no requiere una proporción específica de CO a H.
2. [2] Por otro lado, la fermentación de gas de síntesis tiene limitaciones como:

Referencias

  1. ^ ab Brown, Robert C. (2003). Recursos biorrenovables: diseño de nuevos productos a partir de la agricultura . Ames, Iowa: Iowa State Press. ISBN 0-8138-2263-7.
  2. ^ abc Worden, RM, Bredwell, MD y Grethlein, AJ (1997). Cuestiones de ingeniería en las fermentaciones de gas de síntesis, Fuels and Chemicals from Biomass. Washington, DC: American Chemical Society, 321-335
  3. ^ Abubackar, HN; Veiga, MC; Kennes, C. (2011). "Conversión biológica de monóxido de carbono: gas de síntesis rico o gases residuales en bioetanol" (PDF) . Biocombustibles, bioproductos y biorrefinación . 5 (1): 93–114. doi :10.1002/bbb.256. hdl : 2183/13730 . S2CID  84912109.
  4. ^ Sajeev, Evelyn; Shekher, Sheshank; Ogbaga, Chukwuma C.; Desongu, Kwaghtaver S.; Gunes, Burcu; Okolie, Jude A. (junio de 2023). "Aplicación de nanopartículas en biorreactores para mejorar la transferencia de masa durante la fermentación de gas de síntesis". Enciclopedia . 3 (2): 387–395. doi : 10.3390/encyclopedia3020025 .
  5. ^ Klasson, KT; Ackerson, MD; Clausen, EC; Gaddy, JL (1992). "Bioconversión de gas de síntesis en combustibles líquidos o gaseosos". Tecnología enzimática y microbiana . 14 (8): 602–608. doi :10.1016/0141-0229(92)90033-K.
  6. ^ Abrini, J.; Naveau, H.; Nyns, EJ (1994). " Clostridium autoethanogenum , sp. nov., una bacteria anaeróbica que produce etanol a partir de monóxido de carbono". Archivos de Microbiología . 161 (4): 345–351. doi :10.1007/BF00303591. S2CID  206774310.
  7. ^ Chang, IS; Kim, BH; Lovitt, RW; Bang, JS (2001). "Efecto de la presión parcial de CO en la fermentación continua de CO reciclada por células por Eubacterium limosum KIST612". Bioquímica de procesos . 37 (4): 411–421. doi :10.1016/S0032-9592(01)00227-8.
  8. ^ Ahmed, A; Lewis, RS (2007). "Fermentación de gas de síntesis generado a partir de biomasa: efecto del óxido nítrico". Biotecnología y bioingeniería . 97 (5): 1080–1086. doi :10.1002/bit.21305. PMID  17171719. S2CID  21650852.
  9. ^ Misoph, M.; Drake, HL (1996). "Efecto del CO2 en las capacidades de fermentación del acetógeno Peptostreptococcus productus U-1". Revista de bacteriología . 178 (11): 3140–3145. doi :10.1128/jb.178.11.3140-3145.1996. PMC 178064 . PMID  8655492. 
  10. ^ ab Henstra, AM; Sipma, J.; Reinzma, A.; Stams, AJM (2007). "Microbiología de la fermentación de gas de síntesis para la producción de biocombustibles". Current Opinion in Biotechnology . 18 (3): 200–206. doi :10.1016/j.copbio.2007.03.008. PMID  17399976.