Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://hdl.handle.net/20.500.12104/73524
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dc.contributor.advisorAlcaráz González, Víctor
dc.contributor.advisorGonzález Álvarez, Víctor
dc.contributor.advisorCorona González, Rosa Isela
dc.contributor.authorMartínez Ibarra, Roberto Ernesto
dc.date.accessioned2019-06-13T23:53:50Z-
dc.date.available2019-06-13T23:53:50Z-
dc.date.submitted2015
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12104/73524-
dc.identifier.urihttp://wdg.biblio.udg.mx
dc.description.abstractEn esta tesis se evaluó el efecto de la intensidad de la luz en la producción de hidrógeno a partir de la fotofermentación de las vinazas generadas por la producción del tequila utilizando la foto bacteria Rhodopseudomonas sp. También se evaluó el efecto de la intensidad de la luz en el crecimiento celular y el consumo de sustrato, en la forma de la demanda química de oxígeno (DQO) y ácidos orgánicos de cadena corta (AOCC). Para estas evaluaciones se estudió el efecto de la luz con diferentes intensidades: 400 μE m-2s- 1 (~29,000 lx), 1,200 μE m2s- 1 (~86,000 lx) y 3,000 μE m-2 s- 1 (~216,000 lx) en fotobiorreactores. En cada fermentación se controló la intensidad de luz, la biomasa inicial, el pH (7.0), la temperatura (35° C), la agitación (300 rpm) y la composición del medio (10% vinaza - 90% agua destilada). El resultado fue que la diferencia de intensidad de luz tiene un efecto significativo en el aumento de la producción de la biomasa y en el consumo de DQO y por consiguiente en la producción de hidrógeno. Con 400 μE m-2 s- 1 se obtuvo una producción de 466.5 mL H2 / L Medio, la biomasa tuvo un incremento del 96% y la DQO y los AOCC se consumieron en un 32.5% y un 55.5% respectivamente. Con 1,200 μE m-2 s- 1 se obtuvo una producción de 843.5 mL H2 / L Medio, un incremento de la biomasa de 177.5% y la DQO y los AOCC se consumieron en un 50% y un 70.5% respectivamente. Finalmente con 3,000 μE m-2 s- 1 se obtuvieron los mejores resultados, se produjeron 997 mL H2 / L Medio, la biomasa tuvo un incremento del 300% y la DQO y los AOCC se consumieron en un 71 % y un 81 % respectivamente.
dc.description.tableofcontentsÍNDICE DE CONTENIDO .............................................................................................................. VIII ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................................................................... XII ÍNDICE DE TABLAS ......................................................................................................................... xv RESUMEN .............................................................................................................................................. ! ABSTRACT ............................................................................................................................................ 2 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 3 OBJETIVOS E IDPÓTESIS ................................................................................................................. 5 Objetivo General ................................................................................................... .. ............................. 5 Objetivos específicos .............. .................................... .......................................................................... 5 Hipótesis .............. ................................................................................................................................. 5 l. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................................... 6 1. 1 . Efecto invernadero y crisis energética ........................................................................................... 6 1.2. La industria del tequila y su impacto ambiental .......................................................................... 1 O 1.3 . Vinazas tequileras ...................................................................... .............................. ................... 11 1.3 .a. Disposición de efluentes, vinaza .......................................................................................... 11 1.3.b. Tratamiento de vinazas tequileras ........................................................................................ 13 1.3 .b. l . Digestión anaerobia ....................................................... ........................................ ........ 14 1.3 .b.2. Producción de hidrógeno utilizando las vinazas tequileras .. ........... .............................. 14 1.4. Hidrógeno .. ... ................................................ .............. ................................................................. 15 1.4.a. Propiedades .......................................................................................................................... 15 1.4.b. Métodos de producción de hidrógeno .................................................................................. 17 1.4.b. l. Producción química de hidrógeno ................................................................................. 17 1.4.b.2. Producción biológica de hidrógeno ............................................................................... 18 1.5. Microorganismos productores de hidrógeno por foto-fermentación ........................................... 21 1.5.a. Microorganismos fototróficos ....................................................... ....................................... 23 1.5.b. Bacterias fototróficas púrpuras no sulfurosas (PNS) ............................................................ 23 1.5 .b.l. Rutas metabólicas ...................... ........ ............................................................................ 25 1.5 .b.2. Conversión del sustrato ........................ .. .. ......................................... ....................... ..... 27 2. ANTECEDENTES ....................................................................................................................... 28 2.1. Aplicación de PNS para la producción de hidrógeno por fotofermentación ............................... 28 Vlll 2.1.a. Rhodopseudomonas palustris ........... ... ............... .................................................................. 28 2.1.b. Aplicación de Rhodopseudomonas palustris y Rhodopseudomonas sp., para la producción de hidrógeno con materiales de desecho ....................... ................................................................. 30 2. 1.b. l . Aplicación de Rhodopseudomonas palustris y Rhodospeudomonas sp., para la producción de hidrógeno con vinazas tequileras ........................................................................ 32 2.2. Efecto de las condiciones del medio de cultivo y la configuración del fotobiorreactor en el crecimiento de la bacteria y producción de hidrógeno .............. ......................................................... 33 2.2.a. Sustrato ................................... .. .............................................................. .............................. 33 2.2. b. Efecto de la Intensidad de la Luz ...................................... ................................................... 34 2.2. b. l. Medición de la intensidad de la luz ................................................ ............................... 34 2.2. b.2. Fotoinhibición .. ............................................................................................................. 36 2.2. b.3. Otros factores de diseño a considerar ............................... ............................................. 38 2.2.c. Temperatura, pH y agitación ........................................................................................... .. ... 38 2.2.d. Atmósfera .................................................................................................. .. ......................... 39 3. MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................................... 40 3 .1 . Estrategia experimental ....... ........................ ......................................... ....................................... 40 3.2. Condiciones controladas y medición de variables .................. .................................................... 41 3 .3. Materiales .. .................................................................................................................................. 41 3.3.a. Material biológico ............................. .. ..................... ................................................ ........... . 41 3.3.a.l. Cepa ............................................................................................................................... 41 3.3.a.2. Vinaza tequilera ...... .. ..................................................................................................... 41 3.3.a.3. Medio de cultivo base para conservación de Rhodopseudomonas sp. DSM 123 .......... 41 3 .3 .a.4. Medio de cultivo base para la producción de hidrógeno en viales y en reactores (M 1) 43 3.3.b. Fotobiorreactor ......................................................................................................... ....... .. ... 43 3.4. Métodos ....................................................................................................................................... 45 3.4.a. Intensidad de luz .. .. .. .. .. .................................................................... .. ................................... 45 3.4.b. Toma de muestra y determinación de biomasa ................. ................................................... 47 3.4.c. Toma de muestra y determinación de hidrógeno ........... ....... .......... ...................................... 48 3.4.d. Difusión de gas nitrógeno en las vinazas tequileras .. ........................................... .. .. .. .......... 48 3.4.e. Determinación ácidos orgánicos de cadena corta ................................................................. 49 3.4.f. Determinación de la demanda química de oxígeno (DQO) ............................................... ... 49 3.4.g. Caracterización de la vinaza ................................................................................................. 50 3.4.g. l . Determinación de azúcares totales ................................................................................ 50 3.4.g.2. Determinación de azúcares reductores .......................................................................... 50 IX 3.4.g.3. Medición de sólidos suspendidos voláti les (SSV) y totales (SST) ................................ 50 3.4.g.4. Determinación de sulfatos .. ............................................. ................................ .............. 51 3.4.g.5. Determinación de hierro .............................................................................. .. ................ 51 3 .4.g.6. Determinación de fósforo total. ....... ..................................... ......................................... 51 3.4.g.7. Determinación de nitrógeno total .... ..................................................... ......................... 52 3.4.g.8. Determinación de fenoles ................................................................... .. ......................... 52 3.4.g.9. Determinación de fructosa ............................................................. ................................ 52 3 .4.g. l O. Determinación de pH .................................................................................................. 52 4. RESULTADOS Y ANALISIS ..................................................................................................... 53 4.1. Producción de hidrógeno .. ........................................................................................................... 53 4.1.a. Producción de hidrógeno por día .......................................................................................... 53 4.1.b. Producción de hidrógeno acumulado ................................................................................... 54 4.2. Crecimiento de la biomasa ..................................................................... .. ................. .................. 58 4.3. Consumo de la demanda química de oxígeno (DQO) ................................................................. 62 4.4. Consumo de ácidos orgánicos de cadena corta (AOCC) ................................................ ............. 65 4.5. Relación de la producción de hidrógeno con el crecimiento de la biomasa .. ... ..... ...................... 70 4.6. Relación de la producción de hidrógeno con el consumo de DQO y AOCC .. ............................ 71 4.7. Análisis complementarios ......................................... .. ........... .. ................................................... 75 S. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................................... 77 5 .1 . Conclusiones ............................................................................... ................................................ 77 5.2. Recomendaciones .......................................... .................................................... .. ........................ 77 REFERENCIAS ................................................................................................................................... 79 " ANEXOS ............................................................................................................................................... 88 Anexo A. Medición de la intensidad de luz ................................................................. .. .................... 88 A. l. Fotometría ............................................................................... ............................................... 88 A. l .a. Iluminancia ......................... .............................................. .............. ................................. 88 A.1.b. lrradiancia .................................................................................................................... .... 89 A.! .c. Flux cuántico ................................................................................................ ..... .............. 89 A. l.d. Relación entre las distintas relaciones de intensidad de luz ............................................ 90 A.2. Sensores de flux cuántico .................. ..................................................................................... 91 Anexo B. Datos fotofermentaciones Rhodopseudomonoas sp., en medio Ml .................................. 92 Anexo C. Análisis de varianza (ANOV A) y análisis de diferencia mínima significativa (LSD) ...... 93 C. l. Efecto de la intensidad de luz en el crecimiento de la biomasa .............................................. 93 C.2. Efecto de la intensidad de luz en el consumo de DQO ........................................................... 94 X C.3. Efecto de la intensidad de luz en el consumo de AOCC ........................................................ 95 C.4. Efecto de la intensidad de luz en la producción acumulada de hidrógeno ............................. 96 Anexo D. Curvas de calibración ........................................ ........... ................. ............ .. ...................... 97 0 . 1. Peso seco - Biomasa ............ ............. ...................................................................................... 97 0 .2. Azúcares totales ................................................................... ........... ........................................ 97 0.4. Determinación de hidrógeno .................................................................................................. 98
dc.formatapplication/PDF
dc.language.isospa
dc.publisherBiblioteca Digital wdg.biblio
dc.publisherUniversidad de Guadalajara
dc.rights.urihttps://wdg.biblio.udg.mx/politicasdepublicacion.php
dc.titleProducción de Bio-Hidrógeno a partir de la Fotofermentación de Vinazas Tequileras utilizando Rhodopseudomonas sp
dc.typeTesis de Maestria
dc.rights.holderUniversidad de Guadalajara
dc.rights.holderMartínez Ibarra, Roberto Ernesto
dc.type.conacytmasterThesis-
dc.degree.nameMAESTRIA EN CIENCIAS EN INGENIERÍA DEL AGUA Y LA ENERGÍA-
dc.degree.departmentCUTONALA-
dc.degree.grantorUniversidad de Guadalajara-
dc.degree.creatorMAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERÍA DEL AGUA Y LA ENERGÍA-
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