Diseño de un proceso de valorización de gases de efecto invernadero

La investigación planteada evaluó el potencial de valorización de corrientes diluidas de CH4 (el segundo gas de efecto invernadero más importante) en un producto de alto valor añadido, ectoína. Para ello se llevaron a cabo 3 experimentos independientes: 1) La operación de 2 biorreactores con diferente concentración salina y alimentados con una corriente diluida de CH4 (4 %). Los resultados mostraron que se producían altas concentraciones de ectoína intra-celular (74.0 ±7.1 mg ectoína g biomasa-1) y extra-celular (16.0 mg L-1). 2) Viabilidad del proceso industrial de bio-milking con M. alcaliphilum 20Z para el tratamiento de emisiones de CH4. Se consiguió excretar al medio un 96.7% de ectoína intra-celular. 3) Un estudio fundamental basado en la búsqueda de nuevos metanotrofos productores de ectoína. Los resultados de este experimento mostraron que dos de los inóculos elegidos poseían metanotrofos capaces de sintetizar ectoína intra-celular.Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio AmbienteGrado en Ingeniería Químic

Estudio comparativo de la eliminación de CH4 acoplada a la producción de ectoína en cultivos de Methylomicrobium alcaliphilum 20Z y cultivos mixtos

La investigación planteada evaluó la posibilidad de valorizar corrientes diluidas de metano (CH4) en más de un producto de alto valor añadido de manera simultánea como son la ectoína, polihidroxialcanoatos (PHAs) y exopolisacáridos (EPSs). Para ello se operaron 2 reactores de columna de burbujeo, uno inoculado con Methylomicrobium alcaliphilum 20 Z (R1), y otro con un consorcio metanótrofo halotolerante (R2). Se evaluó el efecto de dos concentraciones de magnesio: 0.2 g Mg2+ L-1 (condición 1) y 0.02 g Mg2+ L-1 (condición 2) para comprobar cómo este nutriente específico afectaba a la producción de ectoína, PHAs y EPSs, así como a la degradación de CH4. Los resultados mostraron que la presencia de Mg2+ fue determinante en la producción de los tres compuestos. Las altas concentraciones de Mg2+ favorecieron la producción de ectoína, con valores en la condición 1 de 94.5 ± 18.2 y 73.2 ± 6.3 mg ectoína g biomasa-1 en M. alcaliphilum 20Z y el consorcio metanótrofo, respectivamente, siendo casi el doble que en la condición 2. La producción de EPSs también se vio favorecida por las altas concentraciones de Mg2+, con valores en la condición 1 de 2150 ± 357 y 2300 ± 608 mg EPSs L-1 en M. alcaliphilum 20Z y el consorcio metanótrofo, respectivamente, el doble de concentración que en la condición 2. Un resultado opuesto se obtuvo para la acumulación de PHAs en el consorcio metanótrofo, cuya acumulación se vio favorecida por las bajas concentraciones de Mg2+ de la condición 2, obteniéndose 1.4 ± 0.3 mg PHB g biomasa-1 con 0.2 g Mg2+ L-1 comparado con 2.1 ± 0.3 mg PHB g biomasa-1 con 0.02 g Mg2+ L-1. La eliminación de CH4 no se vio afectada por la concentración de Mg2+. Estos resultados respaldan la viabilidad técnica de una nueva generación de biorrefinerías de GEI basadas en metanótrofos extremófilos capaces de generar valor a partir de la mitigación del metanoDepartamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio AmbienteMáster en Ingeniería Ambienta

Ectoine bio-milking in methanotrophs: A step further towards methane-based bio-refineries into high added-value products

Producción CientíficaThis communication showed for the first time that the methanotrophic strain Methylomicrobium alcaliphilum 20Z (M. alcaliphilum 20Z) can efficiently synthesize and excrete (through a tailored bio-milking process) ectoine under continuous mode using methane (CH4) as the sole energy and carbon source. First, three consecutive 50 h fed batch fermentations consisting of alternating high salinity (6% NaCl for 24 h) and low salinity (0% NaCl for 24 h) cultivation stages were carried out in triplicate to determine the influence of sudden modifications in media salinity on ectoine synthesis and excretion. The results demonstrated that M. alcaliphilum 20Z exhibited a rapid response to osmotic shocks, which resulted in the release of the accumulated ectoine under hyposmotic shocks and the immediate uptake of the previously excreted ectoine during hyperosmotic shocks. A second experiment was carried out under continuous cultivation mode in two sequential stirred tank reactors operated at NaCl concentrations of 0 and 6%. Cells exhibited a constant intra-cellular ectoine concentration of 70.4 ± 14.3 mg g biomass−1 along the entire operation period when cultivated at a NaCl concentration of 6%. The centrifugation of the cultivation broth followed by a hyposmotic shock resulted in the excretion of ∼70% of the total intra-cellular ectoine. In brief, this research shows the feasibility of the continuous bioconversion of diluted CH4 emissions into high added-value products such as ectoine, which can turn greenhouse gas (GHG) abatement into a sustainable and profitable process.Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (Project CTM2015-70442-R and Red NOVEDAR

Study on the role of the reaction time in the upcycling of HDPE by co-hydrocracking it with VGO

Pursuing the aim of improving the current waste plastics management strategy, we have investigated the co-hydrocracking of high-density polyethylene (HDPE) with vacuum gasoil (VGO) over a PtPd/HY catalyst for converting this blend into high-quality fuels. In particular, the work was focused on assessing the effects of the reaction time on the product yields and on the composition of the gas, naphtha and light cycle oil (LCO) fractions, which was determined by chromatographic means. The experimental runs were carried out in a 100 mL semi continuous stirred tank reactor varying the reaction time between 15 and 120 min and maintaining constant the rest of the variables at 420 °C (temperature reached using an electrical heating jacket and following a 5 °C min−1 heating ramp), 80 bar and a catalyst to oil mass ratio of 0.075 gcat goil−1. The results shown that at 120 min a naphtha fraction rich in 1-ring aromatics and with a RON value of 92.5 was obtained, while the LCO fraction was mainly iso-paraffinic with a cetane index of 43.8. Hence, these fractions could be used in the corresponding blending stages of commercial gasoline and diesel. Furthermore, the coke deposited on the catalyst was analyzed by means of TPO, obtaining that it was mainly formed at short contact times (< 15 min) and that its nature evolved with contact time being less condensed at long contact times.This work has been carried out with the following financial support: (i) grant PID2021–125255OB-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe”; (ii) the European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Program under the Marie Skłodowska-Curie Actions (grant No 823745); and, (iii) the Basque Government (grant IT1645-22)