Desenvolupament d'un procés innovador per la valorització de corrents de CO₂ residual mitjançant la producció de bioquímics a partir de processos de fermentació

Abstract

L’augment constant de les emissions de gasos d’efecte hivernacle a causa de les activitats CO2 humanes ha estat el principal motor del canvi climàtic. Actualment, les emissions de major preocupació són el CO2, el CH4 i l’N2O. En concret, el CO2 generat a partir de la producció i millora de biogàs (upgrading) és una de les principals preocupacions ambientals, ja que s’ha vist augmentar dràsticament la seva concentració des de l’època preindustrial. Gràcies a registres de nuclis de gel se sap que en l’època preindustrial (abans del 1970) els nivells de atmosfèric eren d’aproximadament 270 ppm i que a causa de la crema de carboni, petroli i gas natural, aquests han augmentat dràsticament superant avui en dia els 400 ppm. Per intervenir en aquest problema i trobar una solució s’ha desenvolupat un procés per a la valorització de corrents de CO2 residual mitjançant la producció de bioquímics d'alt valor afegit, àcid succínic i polihidoxialcanoats (PHAs) a partir de processos de fermentació. Per fer-ho, en un primer terme s’ha estudiat i comparat els paràmetres cinètics de creixement d’Actinobacillus succinogenes (productor d’àcid succínic) i Cupriavidus necator (productor de PHAs) en condicions òptimes (medi sintètic) i fonts de nutrients reals (fracció liquida de digestat). Tot seguit, s’ha aconseguit produir una concentració de 4,23 g/L d’àcid succínic i 2,09 g/L de PHAs (48,50% PHAs) a partir de fonts de nutrients reals i s’ha fet un estudi de les diferents metodologies d’extracció i purificació per tractar de comercialitzar tant l’àcid succínic com els PHAs a la indústria.

The constant increase in greenhouse gas emissions due to human activities has been the main driver of climate change. Currently, the emissions of greatest concern are CO2, CH4 and N2O. Specifically, the CO2 generated from the production and improvement of biogas (upgrading) is one of the main environmental concerns, as its concentration has increased dramatically since the pre-industrial era. Thanks to ice core records it is known that in pre-industrial times (before 1970) atmospheric CO2 levels were approximately 270 ppm and that due to the burning of carbon, oil and natural gas, these have increased dramatically nowadays exceeding 400 ppm. To intervene in this problem and find a solution, a process has been developed for the valorization of residual CO2 streams through the production of biochemicals of high added value, succinic acid and polyhydroxyalkanoates (PHAs) from fermentation processes. To do this, in the first term the kinetic parameters of growth of Actinobacillus succinogenes (producer of succinic acid) and Cupriavidus necator (producer of PHAs) have been studied and compared in optimal conditions (synthetic medium) and nutrient sources reals (liquid fraction of digestate). Subsequently, a concentration of 4.23 g/L of succinic acid and 2.09 g/L of PHAs (48.50% PHAs) has been produced from real nutrient sources and a study of the different extraction and purification methodologies to try to commercialize both succinic acid and PHAs in the industry.