Bioconversión de gas de síntesis en productos químicos sostenibles

Abstract

La transformación del gas de síntesis en productos químicos y combustibles se caracteriza, actualmente, por emplear procesos físico-químicos que operan a altas presiones y temperaturas donde el syngas procede de fuentes no renovables. Sustituir las materias primas no renovables por biomasa y llevar a cabo la conversión biológica del syngas para obtener productos químicos de alto valor constituye una alternativa sostenible y rentable a estos procesos convencionales, lo que hace que exista un gran interés por optimizar los procesos de fermentación de esta mezcla gaseosa. En este contexto, el objetivo de este trabajo fue conocer el comportamiento de la cepa Acetobacterium woodii en presencia de diferentes concentraciones de gas de síntesis. En un primer ensayo, donde se trabajó con una atmósfera formada por un 20 y un 30% de syngas, sólo se observó el crecimiento de la cepa en una de las botellas con el 20% de gas de síntesis, comprobándose así que A. woodii era capaz de consumir el 5% de CO presente en ella. Bajo estas condiciones se alcanzó una concentración de 268,16 mg·L-1 de ácido acético en el medio y se observó un crecimiento en dos etapas, marcadas por la concentración de CO y diferenciadas por la velocidad de consumo del CO, CO2 y H2. Esto sugiere que el consumo de H2 y CO2 puede verse inhibido cuando la concentración de CO supera el ≈2,3%. Tras obtener un cultivo de A. woodii adaptado a la presencia de CO, este fue empleado como inóculo en un segundo ensayo donde se trabajó con un 30, 40 y 50% de syngas, pero no se llegó a observar crecimiento de la cepa en este experimento.

Nowadays, the conversion of synthesis gas to chemical products and fuels is based on physicochemical processes, which operate at high temperatures and pressures, and on the use of non-renewables sources as feedstock for syngas production. The use of biomass as raw material in the syngas synthesis and its biological conversion into high valuable chemical products constitute a sustainable and cost-effective alternative to conventional processes. Therefore, there is an increasing interest for the optimization of syngas fermentation processes. In this context, the present study investigated the tolerance of the acetogen Acetobacterium woodii to different syngas concentrations. To this aim, the strain was first exposed to gas atmospheres containing 20 and 30% synthesis gas. This experiment showed that A. woodii could consume 5% CO contained in one of the 20% synthesis gas bottles, while reaching 268,16 mg·L-1 acetic acid concentration in the medium. Under these conditions, a two-phase growth was observed depending on the CO concentration, a lag and an exponential stage, characterized by different CO, CO2 and H2 consumption velocity. The results suggest an inhibition of H2 and CO2 consumption when CO concentration is higher than ≈2,3%. On the contrary, no growth was observed under any of the other conditions studied. Finally, the culture of A. woodii adapted to CO presence was used as inoculum in a second test under gas atmospheres of 30, 40 and 50% of synthesis gas, although no growth of the strain was recorded regardless of the concentration.