Producción de bio-hidrógeno por Escherichia coli utilizando malanga taro (Colocasia esculenta) tratada con mecanólisis

Abstract

En el presente trabajo se propone el uso de la molienda mecánica de alta energía (HEBM, por sus siglas en inglés “High Energy Ball Milling”) como alternativa para el tratamiento de sustratos orgánicos no convencionales y su aprovechamiento como suplemento en medios de cultivos para microorganismos productores de hidrógeno (H2). Para ello se realizó la HEBM de malanga taro (Colocasia esculenta var. esculenta) en diferentes tiempos (5, 10, 20, 30 y 40 min) a 600 rpm, utilizando bolas de acero inoxidable. Luego se realizó la determinación de la obtención de azúcares reductores, mediante el método de ácido 3,5-dinitrosalicílico (DNS) por espectrofotometría visible. Posteriormente se realizó la caracterización fisicoquímica del sustrato antes y después de la molienda por espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier y reflectancia total atenuada (FT-IR-ATR, por sus siglas en inglés “Fourier Trasformation infrared Attenuated Total Reflection”) y análisis termogravimétrico (TGA, por sus siglas en inglés “Thermo Gravimetric Analysis”). Se logró determinar que a los 10 min de HEBM se obtuvo la mayor concentración de azúcares reductores, y por FT-IR-ATR se observó que los grupos funcionales hidroxilos y enlaces glucosídicos presenta la mayor absorbancia. Mediante TGA se analizó la descomposición térmica de C. esculenta, el cual se llevó a cabo en tres etapas: 1) deshidratación, 2) descomposición y 3) formación de residuos. Para realizar la fermentación oscura con E. coli se eligió C. esculenta acondicionada con 10 min de HEBM. En la fermentación se observó que en un rango de pH de 4.5-6.5 se genera la producción de gases con potencial de óxido-reducción (ORP por sus siglas en inglés “Oxidation Reduction Potential”) de entre 10-60 mV y con densidad óptica de entre 0.8-2. Se determinó y cuantifico el H2 obtenido de la fermentación oscura con E. coli, por cromatografía de gases (GC, por sus siglas en inglés “Gas Chromatography”) con un detector de conductividad térmica (TCD, por sus siglas en inglés “Thermal Conductivity Detector”). A partir de la fermentación oscura con glucosa se obtuvo un volumen de 97 mL de gas total con una pureza de biohidrógeno de 56 %, mientras que para C. esculenta se obtuvo 77 mL con 21 % de pureza.