Producción de hidrógeno a partir del tratamiento anaerobio de vinazas en un reactor UASB

Abstract

Fermentative hydrogen production from sugar-cane vinasses was evaluated in a 3-L UASB reactor under mesophilic conditions. The seed sludge, taken from an industrial wastewater UASB reactor, was heat treated to inhibit non hydrogen producing bacteria. Hydrogen producing granules were first formed in a CSTR reactor and then transferred to the UASB reactor. Operating under mesophylic (37 °C) conditions, pH close to 5.5, inlet substrate concentration of 20 000 mg COD/L, and hydraulic retention time (HRT) of 6 hours, the average hydrogen production rate obtained in the UASB reactor was 1,68 mL H2/h/L, showing a maximum value of 13,4 mL H2/h/L. COD removal in the fermentation process reached maximum values of 43%, with an average value close to 20%. Both, hydrogen production and COD removal showed inverse dependence on HRT. The results obtained in this study show that anaerobic fermentation of vinasses using a UASB reactor is a feasible way to sustainably produce molecular hydrogen.Se evaluó la producción de hidrógeno mediante la fermentación anaerobia de vinazas generadas en la elaboración de etanol a partir de melazas de caña de azúcar. Esta evaluación se realizó a nivel de laboratorio, utilizando un reactor UASB de 3 L. Se emplearon los lodos de un reactor UASB de una planta de tratamiento de agua industrial para inocular el sistema productor de hidrógeno, después de someterlos a un tratamiento térmico para inhibir el crecimiento de bacterias metanogénicas. Los gránulos productores de hidrógeno se formaron primeramente en un reactor CSTR y luego se transfirieron al reactor UASB para iniciar su operación. Bajo condiciones mesofílicas (37 °C), un pH de operación de aproximadamente 5,50, una concentración del sustrato de 20 000 mg DQO/L y un tiempo de retención hidráulica (TRH) de seis horas, la producción promedio de hidrógeno obtenida en el reactor UASB fue de 1,68 mL H2/h/L, con una tasa máxima de 13,4 mL H2/h/L. El porcentaje de remoción de DQO en el proceso de fermentación alcanzó valores máximos del 43%, con un promedio cercano al 20%. Tanto la producción de hidrógeno como la remoción de DQO presentaron una dependencia inversamente proporcional al TRH. Los resultados obtenidos en este estudio demuestran que la fermentación anaerobia en un reactor UASB abre la posibilidad de utilizar las vinazas para producir hidrógeno molecular de forma sostenible.