PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO POR Escherichia coli A PARTIR DE LACTOSUERO

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE COAHUILA[pic 1]

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS

TRABAJO FINAL

“PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO POR Escherichia coli A PARTIR DE LACTOSUERO”

Equipo:

Guadalupe Angélica Muro Valdivia
Luis Enrique Soto Camarillo

Erick Sáenz

Octavo semestre

Profesor:
Dr. Lucio Rodríguez Sifuentes
Materia:
Bioingeniería

Torreón, Coahuila, Noviembre de 2017

Índice

INTRODUCCIÓN …………………………………………………………………..………3

ANTECEDENTES ………………………………………………………………….………4

JUSTIFICACION ………………………………………………………………………...…5

¿Por qué suero de leche como sustrato? …………………………………………………..…5

Metabolismo de la lactosa ………………………………………………………………...…5

¿Por qué Escherichia coli para la producción de biohidrógeno? ……………………….……6

ESTRATEGIA ……………………………………………………………………...………7

METODOLOGIA ………………………………………………………………..…………7

CONCLUSIÓN ………………………………………………………………………..……8

BIBLIOGRAFÍA ……………………………………………………………………………9

“PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO POR Escherichia coli A PARTIR DE LACTOSUERO”

INTRODUCCIÓN

El 91% de la energía que se consume en el mundo se suministra por hidrocarburos, los cuales también son una de las principales fuentes de ingreso económico de algunos países de Latinoamérica, incluyendo México. Es por ello que las nuevas políticas en energía se orientan a diversificar las fuentes de energía, principalmente, al uso de las energías renovables. El hidrógeno es una fuente de energía alternativa; se ha demostrado que algunos grupos de bacterias fermentadoras tienen la capacidad de generar hidrógeno a partir de azúcares simples (Rivera et al., 2016).

Entre los microorganismos capaces de producir biohidrógeno se encuentran anaerobios estrictos y facultativos, aerobios y bacterias fotosintéticas. En cuanto a los procesos de producción se encuentran biofotólisis directa e indirecta, la cual es un proceso de microalgas y cianobacterias donde descomponen el agua en hidrógeno y oxígeno en presencia de luz; también está la producción fotosintética y fermentación. La vía fermentativa de producción presenta algunas ventajas como ausencia de luz y se pueden utilizar varios sustratos como glucosa, sacarosa y lactosa.

En cuanto la materia prima para la producción de hidrógeno es la glucosa, que se obtiene a partir de celulosa presente en la biomasa, el proceso de obtención genera gastos operativos importantes, debido al costo de las enzimas necesarias para hidrolizar la celulosa en glucosa; por ello se puede partir de productos donde la carga de celulosa ya se encuentre degradada o no exista (Rivera, et al., 2016), por ejemplo, el lactosuero. El lactosuero es rico en lactosa, proteínas y minerales, por lo que algunos microorganismos pueden utilizar la lactosa como fuente de carbono.

El lactosuero se produce como residuo de la elaboración industrial del queso y representa del 80-90% de volumen total de leche procesada. En 1998 se produjeron alrededor de 137.9 millones de toneladas de lactosuero a nivel mundial. A pesar de que se emplea en suplementos de alimentación animal y humana, alrededor del 50% se desecha y por su alta carga orgánica susceptible de fermentación por microorganismos patógenos y ubicuos se convierte un problema de contaminación (Ghaly et al., 2000; Rivera, 2005).

La mayoría del hidrógeno producido en la biosfera involucra procesos de fermentación microbiana. La fermentación es un fenómeno ubicuo bajo condiciones anóxicas o anaerobias. Cuando el crecimiento bacteriano se lleva a cabo por sustratos orgánicos, estos sustratos son oxidados para proporcionar los elementos y la energía necesarios para el crecimiento; la oxidación genera electrones que se usan para mantener la neutralidad eléctrica. En ambientes aeróbicos el oxígeno es reducido para obtener agua como producto. En condiciones anaeróbicas se necesitan otros compuestos para actuar como aceptores de electrones, los cuales son reducidos a H2. Entre los microorganismos capaces de realizar esta fermentación se encuentran las enterobacerias como Escherichia coli (Nath & Das, 2004), la cual es el microorganismo más utilizado para llevar a cabo modificaciones genéticas que aumenten la producción de hidrógeno, debido a sus vías metabólicas y su genética estudiada. Por lo tanto, cepas de E. coli pueden ser manipuladas genéticamente para realizar la fermentación anaerobia de lactosuero y así obtener hidrógeno molecular.

ANTECEDENTES

A lo largo de la vida el ser humano ha dependido de su entorno para obtener la energía necesaria para sobrevivir. Conforme paso el desarrollo de la industria el ser humano utilizaba los animales, los vegetales, la fuerza del viento y del agua para obtener energía, para producir calor, luz y transporte. Después el hombre tendió a utilizar otras fuentes tales como fuentes de energía almacenadas en fósiles, primero fue el carbono y posteriormente el petróleo y el gas natural, las cuales hoy en día son el 90% que se utiliza en el mundo. Pero las reservas de combustibles fósiles son limitadas y la mayoría son contaminantes.

La generación de biogás a partir de suero de queso ha tenido un desarrollo en Europa, Estados Unidos y Latinoaméria.

La Asociación Industrial de Alimentos y Bebidas europea tiene un área específica de biogás, el cual cuenta con registros de generación con lactosuero, por ejemplo, en Austria hay dos plantas de biogás que utilizan lactosuero; en Francia hay 11 plantas que funcionan con residuos lácteos, una es Valbio que se especializa en sistemas de biogás para fábricas de quesos; en Polonia hay tres plantas que usan suero en combinación con otros sustratos; en España, existen plantas que usan el lactosuero combinado con otros co-sustratos, por ejemplo, la empresa Exporinsa que ha instalado una planta de biogás, cuyo sustrato principal es el purín de suero pero también utiliza lactosuero, es una empresa de mediana escala con una potencia de 500kW eléctricos y 552kW térmicos. También se encuentra un proyecto llamado Valorlac coordinado por la Administración de la Comunidad Autónoma del País Vasco.

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