CF: cag051242423
ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN
Bioaumentación de la digestión anaerobia de paja de maíz (Zea mays L.) mediante el uso de un consorcio microbiano enriquecido
Bioaugmentation of anaerobic digestion of maize straw (Zea mays L.) using an enrichment microbial consortium
Darien Albelo Osorio1*
Annerys Carabeo-Pérez1
Alianny L. Rojo-Sánchez1
Mario Melián González1
Janet Jiménez1
Unidad de Desarrollo e Innovación-Centro de Estudios de Energía y Procesos Industriales, Universidad de Sancti Spíritus “José Martí Pérez”, Ave de los Mártires No. 360, Sancti Spíritus 60100, Cuba
*Correspondencia: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
RESUMEN
Contexto: La degradación de la biomasa lignocelulósica resulta compleja debido a su estructura altamente resistente. Dentro de esta biomasa, los restos de cosecha del maíz, son de interés por su contenido energético y altos volúmenes de producción a escala nacional, por lo que se hace necesario emplear tratamientos que incrementen su biodegradabilidad. La digestión anaerobia resulta una estrategia prometedora, y se podría favorecer con la adición de un consorcio microbiano como alternativa de tratamiento biológico.
Objetivos: Evaluar la digestión anaerobia de la paja de maíz utilizando un consorcio microbiano enriquecido como estrategia de bioaumentación para la obtención de metano.
Métodos: Se realizó un ensayo para determinar la capacidad degradativa del consorcio frente a ese sustrato, donde se evaluó la liberación de azúcares mediante el método del DNS. El consorcio fue utilizado para bioaumentar la digestión anaerobia de la paja de maíz en reactores de 2 L bajo régimen discontinuo y se midió diariamente la producción de metano mediante desplazamiento de líquido. Además, se determinó el posible efecto de la bioaumentación sobre la dinámica de las poblaciones microbianas productoras de metano.
Resultados: El consorcio tuvo una alta capacidad degradativa frente al residuo lignocelulósico paja de maíz. La bioaumentación de la digestión anaerobia de la paja de maíz, provocó un incremento de metano del 44,3% respecto al reactor control. La abundancia de poblaciones microbianas celulolíticas dentro del consorcio favoreció las rutas metabólicas de degradación de la celulosa y la hemicelulosa.
Conclusiones: El consorcio puede ser utilizado como estrategia de pretratamiento biológico en las rutas de bioconversión de biomasas lignocelulósicas.
ABSTRACT
Context: The degradation of lignocellulosic biomass is complex due to its highly resistant structure. Among this biomass, maize crop residues are of interest due to their energy content and high production volumes on a national scale, making it necessary to employ treatments that increase their biodegradability. Anaerobic digestion is a promising strategy that could be enhanced with the addition of a microbial consortium as an alternative biological treatment.
Objectives: To evaluate the anaerobic digestion of maize straw using an enriched microbial consortium as a bioaugmentation strategy for methane production.
Methods: An assay was conducted to determine the degradative capacity of the consortium against this substrate, where sugar release was evaluated using the DNS method. The consortium was used to bioaugment the anaerobic digestion of maize straw in 2 L reactors under batch conditions, with daily measurement of methane production via liquid displacement. Additionally, the potential effect of bioaugmentation on the dynamics of methanogenic microbial populations was determined.
Results: The consortium demonstrated a high degradative capacity towards maize straw residue. Bioaugmentation of the anaerobic digestion of maize straw resulted in a 44.3% increase in methane production compared to the control reactor. The abundance of cellulolytic microbial populations within the consortium favored the metabolic pathways for degrading cellulose and hemicellulose.
Conclusions: The consortium can be used as a biological pretreatment strategy in the bioconversion routes of lignocellulosic biomasses.
