Acidogénesis
La acidogénesis es la segunda etapa de las cuatro etapas de la digestión anaeróbica :
- Hidrólisis : Reacción química en la que las partículas se solubilizan y los polímeros grandes se convierten en monómeros más simples ;
- Acidogénesis: Reacción biológica en la que los monómeros simples se convierten en ácidos grasos volátiles ;
- Acetogénesis : Una reacción biológica en la que los ácidos grasos volátiles se convierten en ácido acético , dióxido de carbono e hidrógeno.
- Metanogénesis : Reacción biológica en la que los acetatos se convierten en metano y dióxido de carbono, mientras que el hidrógeno se consume.
La digestión anaeróbica es un proceso bioquímico complejo de reacciones biológicamente mediadas por un consorcio de microorganismos para convertir compuestos orgánicos en metano y dióxido de carbono. Es un proceso de estabilización que reduce el olor, los patógenos y el volumen de desechos.
Las bacterias hidrolíticas forman una variedad de productos finales reducidos a partir de la fermentación de un sustrato dado . Una pregunta fundamental que surge se refiere a las características metabólicas que controlan el flujo de carbono y electrones a un producto final reducido dado durante el cultivo puro y los cultivos metanogénicos mixtos de bacterias hidrolíticas. Thermoanaerobium brockii es una bacteria hidrolítica termófila representativa , que fermenta la glucosa , a través de la vía Parnas de Embden-Meyerhof . T. brockii es una bacteria de ácido heteroláctico atípica porque forma hidrógeno molecular ( H 2 ), además de ácido láctico y etanol . Los productos finales reducidos de la fermentación de la glucosa se forman enzimáticamente a partir del piruvato , a través de los siguientes mecanismos: lactato por la lactato deshidrogenasa activada por fructosa 1-6 todo- fosfato ( F6P ) ; H2 por la piruvato ferredoxina oxidorreductasa e hidrogenasa ; y etanol a través de la alcohol deshidrogenasa ligada a NADH y NADPH . [1]
Por su parte, la actividad acidogénica fue descubierta a principios del siglo XX, pero no fue hasta mediados de los años 1960 que se asumió la ingeniería de separación de fases con el fin de mejorar la estabilidad y el tratamiento de los digestores de residuos . [2] En esta fase, las moléculas complejas ( carbohidratos , lípidos y proteínas ) son despolimerizadas en compuestos solubles por enzimas hidrolíticas ( celulasas , hemicelulasas , amilasas , lipasas y proteasas ). Los compuestos hidrolizados son fermentados en ácidos grasos volátiles (acetato, propionato , butirato y lactato ), compuestos neutros (etanol, metanol ), amoniaco , hidrógeno y dióxido de carbono. [3] [4] [5]
La acetogénesis es una de las principales reacciones de esta etapa, en esta, los metabolitos intermediarios producidos son metabolizados a acetato, hidrógeno y gas carbónico por los tres principales grupos de bacterias:
- homoacetógenos;
- sintrofes; y
- sulforeductores.
Para la producción de ácido acético se consideran tres tipos de bacterias:
- Clostridium aceticum ;
- Acetobacter woodii ; y
- Clostridium termoautotrophicum .
Winter y Wolfe, en 1979, demostraron que A. woodii en asociación sintrófica con Methanosarcina produce metano y dióxido de carbono a partir de fructosa , en lugar de tres moléculas de acetato. [6] Moorella thermoacetica y Clostridium formiaceticum son capaces de reducir el gas carbónico a acetato, pero no tienen hidrogenasas que inhabiliten el uso de hidrógeno, por lo que pueden producir tres moléculas de acetato a partir de fructosa. El ácido acético es igualmente un co- metabolito de la fermentación de sustratos orgánicos ( azúcares , glicerol , ácido láctico , etc.) por diversos grupos de microorganismos que producen diferentes ácidos:
- Bacterias propiónicas ( propionato + acetato);
- Clostridium (butirato + acetato);
- Enterobacterias (acetato + lactato); y
- Bacterias heterofermentativas (acetato, propionato, butirato, valerato , etc.).
Referencias
- ^ Marchaim, U. (1992). Boletín de Servicios Agrícolas de la FAO – 95: Proceso de biogás para el desarrollo sostenible, FAO – Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, ISSN 1010-1365 (1/9/2003).
- ^ Alexiou, IE y Panter, K. (2004). Una revisión de aplicaciones en dos fases para definir las mejores prácticas para el tratamiento de diversos flujos de residuos. 10.º Congreso Mundial de Digestión Anaeróbica, septiembre de 2004. Montreal, Quebec, Canadá.
- ^ (en español) Cairó, JJ y París, JM (1988). Microbiología de la digestión anaerobia, metanogénesis. 4o Seminario de Depuración Anaerobia de Aguas Residuales. Valladolid. FF Polanco, PA García y S. Hernándo. (Eds.) págs. 41–51.
- ^ Dinopolou, G., Rudd, T. y Lester, JN (1987). Acidogénesis anaeróbica de aguas residuales complejas: I. La influencia de los parámetros operativos en el rendimiento del reactor. Biotech. And Bioeng. 31: 958 – 968.
- ^ (en francés) Laroche, M. (1983). Metabolismo intermedio de ácidos grasos volátiles en fermentación metanólica. Estos de Docteur – Ingenieur en Sciences Alimentaires_Fermentations. Instituto Nacional de la Investigación Agronómica, Francia.
- ^ Winter, JU y Wolfe, RS (1979). Degradación completa de carbohidratos a CO2 y metano por cultivos sintróficos de Acetobacterium woodii y Methanosarcina barkeri. Arch. Microbiol. 121: 97 – 102.
