Producción de hidrógeno a partir de glicerol: desarrollo de catalizadores inorgánicos y de sistemas biológicos

Abstract

Las reservas mundiales de combustibles fósiles son limitadas y han generado un notable incremento en las tecnologías de aprovechamiento de biomasa. La producción de biocombustibles líquidos aumentó, destacándose la producción de biodiesel, proceso que genera glicerol como principal subproducto. El bajo costo del glicerol lo posiciona como una materia prima altamente valorizable, presentando la provincia de Santa Fe un gran potencial debido a la presencia de las principales industrias productoras de biodiesel del país. La demanda de hidrógeno se encuentra en constante aumento, siendo obtenido principalmente a partir de combustibles fósiles. Entre diferentes tecnologías, el reformado en fase gas de glicerol empleando catalizadores químicos genera hidrógeno con sencilla operabilidad e importante eficiencia de reacción. En los sistemas biológicos, la fermentación de un sustrato empleando medios de cultivo con microorganismos demanda pocos recursos y presenta menores consumos energéticos, siendo necesario optimizar las formulaciones del medio. El reformado en fase gas del glicerol se evaluó utilizando catalizadores Ni, Ni-Co y Ni-Ce impregnados sobre alúmina, siendo hidrógeno el producto principal, seguido por óxidos de carbono; el efecto de las cargas metálicas y condiciones de operación sobre actividad, selectividad, desactivación y regeneración fue evaluado. Por vía fermentativa, una cepa promisoria para producir hidrógeno presentó mayor consumo de glicerol y producción acumulada de hidrógeno que la cepa control, y la optimización de la formulación del medio mostró mejora del crecimiento celular, con mayor consumo de sustrato y producción de hidrógeno. Ambas vías utilizan una materia prima renovable, valorizando un subproducto de la industria del biodiesel.

World reserves of fossil fuels are limited, and it has generated a significant increase in the use of biomass technologies. The production of liquid biofuels has increased, especially the biodiesel production, process that allows obtain glycerol as main by-product. The low cost of glycerol positions it as a highly recoverable raw material, and the Province of Santa Fe has great potential due to the presence of the main biodiesel plants in the country. The hydrogen demand is on a steady increase, which is mainly obtained from fossil fuels. Among different technologies, the glycerol steam reforming using chemical catalysts generate hydrogen with simple operability and important reaction efficiency. In biological systems, the substrate fermentation employing a culture medium with microorganisms demand few resources and has lower energy consumption, still need to optimize the medium formulations. The glycerol steam reforming was evaluated employing Ni, Ni-Co and Ni-Ce catalysts, being hydrogen the main product, followed by carbon oxides; the effect of metal loading and operating conditions on activity, selectivity, deactivation and regeneration was evaluated. By fermentation way, a strain promising for hydrogen production showed higher glycerol consumption and cumulative hydrogen production that the control strain, and optimization of the culture medium formulation showed an improvement in cell growth, with higher substrate consumption and hydrogen production. Both ways employed a renewable raw material, valuing a by-product of biodiesel industry.