Tesis Doctorado

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https://repositorio.udec.cl/handle/11594/241

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Browsing Tesis Doctorado by Author "Correa Villa, Cindy Yurani"

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    Producción de biohidrógeno sustentable a partir de residuos orgánicos: Estudio de la fermentación oscura del mucílago de café bajo diferentes estrategias operacionales
    (Universidad de Concepción, 2026) Correa Villa, Cindy Yurani; De Bruijn, Johannes Petrus Florentius
    La transición energética hacia la neutralidad de carbono posiciona al hidrógeno como un vector estratégico, lo que exige que su producción migre desde rutas basadas en combustibles fósiles hacia alternativas renovables. Entre ellas, la fermentación oscura en cultivos mixtos ofrece una alternativa atractiva al valorizar residuos orgánicos y promover la economía circular; sin embargo, su estabilidad se ve comprometida por la dinámica microbiana, especialmente en residuos ricos en carbohidratos donde proliferan bacterias ácido lácticas. Aunque el ácido láctico se ha descrito tradicionalmente como un inhibidor de bacterias productoras de hidrógeno (BPH), evidencia reciente indica que, bajo limitación de carbohidratos, este metabolito puede actuar como sustrato para BPH y contribuir a la estabilidad del proceso al disminuir la competencia microbiana. En esta investigación se evaluó la producción de biohidrógeno mediante fermentación oscura usando mucílago de café (Coffea arabica) acidificado naturalmente como sustrato enriquecido en ácido láctico, analizando el efecto combinado del tiempo de retención hidráulica (TRH: 0,5-3,5 días) y la concentración de ácido láctico en la alimentación (CAL: 5-35 g/L) sobre el desempeño operativo, la cinética y la comunidad microbiana en un biorreactor semicontinuo operado bajo condiciones mesofílicas (31,0 ± 1,0 °C) y pH 6,7. Los resultados indican que combinaciones de TRH ≤ 1 día y CAL de 10 - 20 g/L favorecieron la producción de hidrógeno y ácido butírico, con baja acumulación de ácido propiónico, consistente con el predominio de rutas fermentativas butíricas. El ajuste cinético con el modelo de Gompertz modificado evidenció coincidencia temporal entre el máximo consumo de ácido láctico y la máxima actividad hidrogenogénica. Desde la perspectiva microbiológica, el régimen operativo actuó como una presión de selección, favoreciendo la persistencia de un núcleo funcional resiliente. Se identificaron géneros clave como Lysinibacillus, Bacillus y Enterobacter, cuya presencia se asoció a las altas tasas de producción de hidrógeno a TRH de 0,5 días y CAL de 20 g/L. En conclusión, el acoplamiento estratégico de TRH y CAL es crítico para la estabilidad y configuración funcional del consorcio microbiano durante la fermentación oscura semicontinua impulsada por lactato. Finalmente, el mucílago de café acidificado demostró ser un sustrato viable y representativo, lo que abre posibilidades para extrapolar estos principios hacia otros residuos agroindustriales ricos en ácido láctico, consolidando esta ruta como alternativa biotecnológica robusta para la producción de energía limpia.
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