Universitat de Girona > Full de ruta per a augmentar la bioreducció termòfila de CO2 per a l'acetat
Anar al contingut (clic a Intro)
UdG Home UdG Home
Tancar
Menú

Full de ruta per a augmentar la bioreducció termòfila de CO2 per a l'acetat

Tesi doctoral de Laura Rovira Alsina: "Roadmap for scaling up thermophilic CO2 bioreduction to acetate: shedding light on using surplus renewable energy and industrial off-gases". Direcció: Dr. Sebastià Puig Broch i Dra. Maria Dolors Balaguer Condom. Departament d'enginyeria química, agrària i tecnologia agroalimentària de l'institut de medi ambient

El diòxid de carboni (CO₂) s'emet en la seva major part en la ignició de combustibles fòssils per al transport, la generació d'electricitat o altres processos industrials. El CO₂ és un compost inorgànic que es dona de manera natural en la Terra, però la seva concentració ha augmentat exponencialment des de la revolució industrial, provocant l'acceleració de l'escalfament global. Els sistemes bioelectroquímics (BES) i, més concretament, la plataforma d’electrosíntesis microbiana (MES) és una de les diverses tecnologies que s'han proposat per a la seva captura i conversió. El que dona valor afegit a la MES és l'ús de microorganismes per a catalitzar la reducció del CO₂ a compostos útils, sense necessitat de materials cars ni escassos. No obstant això, encara és necessari investigar més per a la seva comercialització. En aquest sentit, aquesta tesi doctoral aborda els reptes de l'escalatge de l’electrosíntesis microbiana d'acetat (HA) a partir de CO₂ en condicions termòfiles, utilitzant un cultiu microbià mixt, energies renovables i emissions de gasos industrials.

Tenint en compte que el sector industrial emet CO₂ a altes temperatures, tots els experiments es van realitzar en condicions termòfiles (50 °C), fet que va millorar la cinètica de les reaccions, així com la selectivitat del producte final. Per a abordar un dels principals reptes de la tecnologia relacionat amb la utilització de l'electricitat com a principal cost operatiu, es va considerar l'ús d'energia renovable, i es va simular el funcionament només amb l'excedent sense emmagatzematge en bateries, donant lloc a un subministrament d'energia intermitent. Això va reduir per tres el consum d'energia i va promoure la combinació de processos bioelectroquímics i de fermentació microbiana, aconseguint una producció contínua de HA (43 g m-2 d-1) i unes taxes de conversió de carboni prometedores (2.2 kg CO2 kg HA-1). En quant a la intensificació del procés, es va desenvolupar un model termodinàmic que va permetre determinar les condicions d'operació més favorables en funció del producte final desitjat. L'anàlisi dels resultats va mostrar que, en condicions termòfiles, l'elongació de HA a carboxilats de cadena més llarga no era espontània, per la qual cosa la seva conversió en successius passos de fermentació anaeròbica en condicions mesòfiles va resultar ser l'opció més viable.

Per tal de que la tecnologia estigui un pas més prop de la seva aplicació comercial, els sistemes es van provar amb gasos industrials reals que contenien impureses i un percentatge menor de CO₂ (del 100 al 14 %). La comunitat microbiana va demostrar ser prou robusta com per a mantenir productivitats similars a l'operació amb gas sintètic (2.5 % de diferència) i adaptar-se a les noves condicions, desenvolupant sinergies per a mitigar els impactes derivats de l'ús de gas real amb presència d'un 12 % d'oxigen (O2). Finalment, es va dissenyar, construir i posar en marxa la primera planta pilot d’electrosíntesis microbiana a partir de CO₂ amb monitoratge i control digital de les principals variables operacionals. Això va permetre definir rangs de control amb diferents nivells de variabilitat i obtenir accions de senyal-resposta immediates per al correcte ús i aprofitament dels recursos, aconseguint la millor relació producte/energia obtinguda fins al moment (483 g HA kWh-1).

Aquesta tesi doctoral contribueix al desenvolupament d'un tecnologia que converteix un residu nociu en un producte útil aprofitant al màxim els recursos disponibles. No obstant això, per a escalar la tecnologia encara queden moltes incògnites per soldre, com trobar elèctrodes amb materials biocompatibles, barats i eficients, juntament amb les restricciones que limiten les taxes de producció.

 

Notícies relacionades

Escull quins tipus de galetes acceptes que el web de la Universitat de Girona pugui guardar en el teu navegador.

Les imprescindibles per facilitar la vostra connexió. No hi ha opció d'inhabilitar-les, atès que són les necessàries pel funcionament del lloc web.

Permeten recordar les vostres opcions (per exemple llengua o regió des de la qual accediu), per tal de proporcionar-vos serveis avançats.

Proporcionen informació estadística i permeten millorar els serveis. Utilitzem cookies de Google Analytics que podeu desactivar instal·lant-vos aquest plugin.

Per a oferir continguts publicitaris relacionats amb els interessos de l'usuari, bé directament, bé per mitjà de tercers (“adservers”). Cal activar-les si vols veure els vídeos de Youtube incrustats en el web de la Universitat de Girona.