Fermentación de gas de síntesis

La fermentación de gas de síntesis, es un proceso microbiano, en el que una mezcla de hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono, conocida como gas de síntesis. Se utiliza como fuente de carbono y energía, y luego se convierte en combustible y productos químicos por microorganismos.[1]​

Hay varios microorganismos, que pueden producir combustibles y sustancias químicas mediante la utilización de gas de síntesis. Estos microorganismos se conocen principalmente como acetógenos, entre ellos Clostridium ljungdahlii,[2]​ Clostridium autoethanogenum,[3]​ Eubacterium limosum,[4]​ Clostridium carboxidivorans P7,[5]​ Peptostreptococcus productus,[6]​ y Butyribacterium methylotrophicum.[7]​ La mayoría utiliza el camino Wood-Ljungdahl.

Usos Industriales

Los principales productos de la fermentación de gas de síntesis incluyen etanol, butanol, ácido acético, ácido butírico y metano.[8]​ Ciertos procesos industriales, como el refinado de petróleo, la molienda de acero y los métodos para producir negro de carbón, coque, amoníaco y metanol, descargan enormes cantidades de gases residuales que contienen principalmente CO y H
2 en la atmósfera, ya sea directamente o por combustión. Los biocatalizadores pueden ser explotados para convertir estos gases residuales en productos químicos y combustibles como, por ejemplo, el etanol.[9]​

El gas de síntesis también se utiliza para producir una amplia gama de fertilizantes, disolventes y materiales sintéticos gracias al nitrógeno, el metanol y el amoníaco que suele contener. Esto significa que puede utilizarse para la producción de una amplia variedad de plásticos, como poliuretano y nailon, así como resinas, productos farmacéuticos, adhesivos y pinturas. Los minerales y sólidos que se producen pueden incluso utilizarse como escoria para la construcción de carreteras, lo que garantiza la minimización de los residuos.[10]​

cierra la brecha entre los combustibles tradicionales y las fuentes completamente verdes y renovables al utilizar materias primas de otras fuentes dentro de una industria, puede ayudar en una serie de procesos diferentes, sin los niveles de gases de efecto invernadero y contaminantes a los que estamos acostumbrados y minimizando la producción de residuos al mismo tiempo. El gas de síntesis parece ser la respuesta a muchas de las preocupaciones sobre la producción de energía limpia a escala industrial.

Metodología

El gas de síntesis se produce cuando materias primas ricas en carbono se someten a altas temperaturas, alta presión y condiciones de escasez de oxígeno. Tradicionalmente, estas materias primas han estado compuestas de gas natural o carbón; sin embargo, con el desarrollo de la tecnología de gasificación, se han incorporado otras materias primas, como el coque de petróleo o la biomasa.[10]​

La materia prima reacciona con dióxido de carbono, vapor de agua y oxígeno durante la fase de gasificación, y esta reacción se desencadena por la descomposición térmica de los materiales ricos en oxígeno.[10]​

El gas que esto produce aún está en estado bruto por lo que se requiere un proceso de purificación. Esto ayuda a eliminar diversas impurezas como cenizas, alquitrán, compuestos de azufre, vapor de agua y dióxido de carbono. Una vez completado, puede ser necesario ajustar la proporción de hidrógeno y oxígeno según cómo se hayan aplicado los procesos de síntesis.[10]​

El proceso de fermentación de gas de síntesis tiene ventajas sobre un proceso químico ya que tiene lugar a temperaturas y presiones más bajas, tiene mayor especificidad de reacción, tolera cantidades más altas de compuestos de azufre y no requiere una proporción específica de CO a H
2.[8]​ Por otro lado, la fermentación de gas de síntesis tiene limitaciones tales como:

Referencias

  1. ↑ a b Brown, Robert C. (2003). Biorenewable resources: engineering new products from agriculture. Ames, Iowa: Iowa State Press. ISBN 0-8138-2263-7.
  2. ↑ Klasson, K.T.; Ackerson, M. D.; Clausen, E. C.; Gaddy, J.L. (1992). «Bioconversion of synthesis gas into liquid or gaseous fuels». Enzyme and Microbial Technology 14 (8): 602-608. doi:10.1016/0141-0229(92)90033-K. 
  3. ↑ Abrini, J.; Naveau, H.; Nyns, E.J. (1994). «Clostridium autoethanogenum, sp. nov., an anaerobic bacterium that produces ethanol from carbon monoxide». Archives of Microbiology 161 (4): 345-351. doi:10.1007/BF00303591. 
  4. ↑ Chang, I. S.; Kim, B. H.; Lovitt, R. W.; Bang, J. S. (2001). «Effect of CO partial pressure on cell-recycled continuous CO fermentation by Eubacterium limosum KIST612». Process Biochemistry 37 (4): 411-421. doi:10.1016/S0032-9592(01)00227-8. 
  5. ↑ Ahmed, A; Lewis, R.S. (2007). «Fermentation of biomass generated syngas:Effect of nitric oxide». Biotechnology and Bioengineering 97 (5): 1080-1086. PMID 17171719. doi:10.1002/bit.21305. 
  6. ↑ Misoph, M.; Drake, H.L. (1996). «Effect of CO2 on the fermentation capacities of the acetogen Peptostreptococcus productus U-1». Journal of Bacteriology 178 (11): 3140-3145. PMC 178064. PMID 8655492. 
  7. ↑ a b Henstra, A.M.; Sipma, J.; Reinzma, A.; Stams, A.J.M. (2007). «Microbiology of synthesis gas fermentation for biofuel production». Current Opinion in Biotechnology 18 (3): 200-206. PMID 17399976. doi:10.1016/j.copbio.2007.03.008. 
  8. ↑ a b c Worden, R.M., Bredwell, M.D., and Grethlein, A.J. (1997). Engineering issues in synthesis gas fermentations, Fuels and Chemicals from Biomass. Washington, DC: American Chemical Society, 321-335
  9. ↑ Abubackar, H.N.; Veiga, M. C.; Kennes, C. (2011). «Biological conversion of carbon monoxide: rich syngas or waste gases to bioethanol». Biofuels, Bioproducts and Biorefining 5 (1): 93-114. doi:10.1002/bbb.256. 
  10. ↑ a b c d Media, S. F. (28 de julio de 2023). «Syngas: What is it, how is it made & where is it used?». Gas Data (en inglés). Consultado el 1 de junio de 2025. 
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