Revista de tecnología microbiana y bioquímica

Abstracto

Bioprocesamiento de bioenergía sostenible: producción de biometano, digestato como biofertilizante y como alimento complementario en el cultivo de algas para promover la comercialización de biocombustibles de algas

Gene Drekeke Iyovo, Guocheng Du y Jian Chen

En este estudio, desarrollamos y probamos un sistema sustentable que produce biometano, biofertilizante y biodiesel de alto rendimiento. Esto se logró mediante la mezcla de estiércol de aves de corral (MP), pulpa de papel y lodos de desechos de algas en codigestión para producir biometano, el digestato se filtró para obtener semisólido y acuoso, el primero como biofertilizante y el segundo se utilizó en el cultivo de algas para mejorar la biomasa de algas para la producción de biodiesel. La variada mezcla de los sustratos dio como resultado proporciones de carbono/nitrógeno (C/N) de 26, 30, 31, 34 y 37 que se evaluaron para el biometano. El C/N 26 resultó en 1045 ml/L/d (74% de contenido de biometano), que fue el rendimiento más alto en comparación con otros C/N, C/N 30 logrado en similar (1010 ml/L/d) haciendo que el rango de C/N para el biometano óptimo para estos sustratos oscile entre C/N 26 a 30. En comparación, C/N 31 a 37 logró rendimientos de biometano más bajos, lo que indica. Los pretratamientos del digestato mejoran significativamente los rendimientos de biometano en C/N 26 y 30. Evaluamos todos los digestatos de cada uno de los C/N 26, 30, 31, 34 y 37 en función de la mineralización de nitrógeno y encontramos que C/N 26 a 31 es rico en nutrientes. Filtramos el digestato y lo usamos en alimentación suplementaria de algas y también encontramos que el agotamiento de glucosa se agotó linealmente (como se usa suficientemente en el crecimiento celular) más bajo con el rico en nutrientes que es C/N 26 a 30. Como se esperaba, los digestatos de C/N 34 y 37 en una sola adición no produjeron rendimientos de algas comparables a los rendimientos de los digestatos de C/N 26, 30 y 31 a las 120 h que alcanzaron un peso celular seco (DCW) de 7,72, 7,8 y 7,12 g/L respectivamente. Para mejorar el rendimiento de biomasa de algas y mejorar el contenido de lípidos celulares y su rendimiento final, investigamos una estrategia de alimentación suplementaria de dos etapas utilizando digestatos de C/N 26 y 30. Con base en el cultivo 'sin' digestato que mostró fases de crecimiento, agregamos digestato en fases exponenciales de retraso (0-120 h) y estacionarias (120-180 h). La alimentación suplementaria resultó en un rápido agotamiento de la glucosa, alcanzando 9 g/L a las 120 h y alcanzando un rendimiento lipídico de 3,77 g/L después de 180 h. Con base en este estudio, es concebible que un sistema circular que utilice los biorresiduos analizados o aquellos de naturaleza similar pueda desarrollarse y constituir un sistema sustentable autosuficiente desde el tratamiento de residuos, el biogás hasta las oportunidades de biocombustible de algas. El enfoque simple adoptado en el cultivo de algas bajo las condiciones estudiadas demostró además que el biocombustible de microalgas se puede promover y comercializar fácilmente como una entidad generadora de ingresos para el patio trasero de toda la casa. El camino a seguir para el biocombustible de microalgas es atraer y hacer más población como un arte divertido.