1. Bioquímica de la producción de hidrógeno (H2)
1.1. Se debe principalmente a la presencia de células de enzimas
1.1.1. Hidrogenasa
1.1.1.1. Produce H2 tanto irreversible como reversiblemente
1.1.1.2. Se clasifica en 3 grupos
1.1.1.2.1. Fe-Hidrogenasa
1.1.1.2.2. Ni-Fe-Hidrogenasa
1.1.1.2.3. Hidrogenasa libre de metales
1.1.2. Nitrogenasa
1.1.2.1. Presente en gran cantidad de microorganismos fijadores de N
1.1.2.1.1. Puede producir H2 en una reacción irreversible
1.1.2.1.2. Se usa para reducir N2 a NH3
2. Tipos de reactores
2.1. CSTR, reactor de continuo de tanque agitado
2.1.1. Es el más utilizado
2.2. SBR, reactor biológico secuencial
2.2.1. Los microorganismos son retenidos por un periodo de inmovilización
2.3. FBR, reactor de lecho fluidizado
2.4. PBR, reactor de lecho empacado
2.5. ABR, reactor anaerobico bafleado
3. Métodos para la producción de biohidrógeno
3.1. Biofotolisis directa
3.1.1. Proceso de producción de H2 y O2 fotosinteticamente mediante luz solar
3.1.2. Se usan algas verdes
3.1.2.1. Requieren de un tiempo de incubación anaerobia por oscuridad para reducir la síntesis
3.1.3. Las hidrogenasas transportan electrones para generar H2 y ATP
3.2. Biofotólisis indirecta
3.2.1. Se lleva a cabo por cianobacterias y algas verde-azules
3.2.2. Se requiere un sistema de cultivo inicial
3.2.2.1. Uno para la fotosíntesis normal
3.2.2.2. Otro para la generación de H2
3.2.3. La nitrogenasa cataliza la producción de H2 en el proceso de fijación de N
3.2.4. Las tasas de producción dependen de las bacterias involucradas
3.2.4.1. Y de las condiciones del proceso
3.3. Fotofermentación
3.3.1. Utiliza cianobacterias púrpuras no sulfurosas
3.3.2. Se cataliza por nitrogenasa en condiciones deficientes de N
3.3.3. La intensidad de luz afecta
3.3.3.1. La velocidad de producción
3.3.3.2. Rendimiento del H2
3.3.4. Las tasas de producción son altas
3.3.4.1. Cuando las celulas son inmovilizadas
3.4. Reacción de intercambio gaseoso
3.4.1. Se usan bacterias de la superfamilia Rhodospirillaceae
3.4.1.1. Crecen en la oscuridad usando CO como fuente de carbono
3.4.2. La producción de H2 es mediada por reacciones enzimaticas
3.4.2.1. Al usarse luz y ácidos orgánicos contenidos en sustancias de desecho
3.4.2.2. A temperaturas y presiones bajas
3.4.3. Se pueden utilizar gases que contengan CO para removerlo y producir H2
3.5. Fermentación oscura
3.5.1. Se da por bacterias anaerobias que crecen en la oscuridad
3.5.1.1. Usan sustratos ricos en carbohidratos
3.5.2. Las fermentaciones se llevan a cabo a diferentes temperaturas
3.5.2.1. Desde mesófilas hasta termófilas
3.5.3. Se produce biogás y la producción de H2 depende de las condiciones de proceso
3.5.3.1. pH
3.5.3.2. Tiempo de Retención Hidraulica
3.5.3.3. Presión parcial
3.5.4. Se puede llevar a cabo con
3.5.4.1. Cultivos puros (provienen de varias cepas de microorganismos)
3.5.4.2. Cultivos mixtos (provienen del desecho)