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 se consume hidrógeno.

La digestión anaeróbica es un proceso bioquímico complejo de reacciones mediadas biológicamente por un consorcio de microorganismos para convertir compuestos orgánicos en metano y dióxido de carbono. Es un proceso de estabilización, la reducción del olor, agentes patógenos , y la masa de reducción .

Las bacterias hidrolíticas forman una variedad de productos finales reducidos de la fermentación de un sustrato dado . Una cuestión 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 Embden-Meyerhof Parnas . T. brockiies 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 glucosa se forman enzimáticamente a partir del piruvato , a través de los siguientes mecanismos: lactato por [[fructosa bisfosfatasa | fructosa 1-6]] todo- fosfato ( F6P ) lactato deshidrogenasa activada ; H2 por piruvato ferredoxin oxidorreductasa e hidrogenasa ; y etanol a través de NADH y alcohol deshidrogenasa unida a NADPH .^[1]

Por su lado, la actividad acidógena se encontró a principios del siglo XX, pero no fue hasta mediados de la década de 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 ) se despolimerizan en compuestos solubles mediante enzimas hidrolíticas ( celulasas , hemicelulasas , amilasas , lipasas y proteasas ). Los compuestos hidrolizados se fermentan en ácidos grasos volátiles (acetato, propionato, butirato y lactato ), compuestos neutros (etanol, metanol ), amoníaco , hidrógeno y dióxido de carbono. ^{[3] [4] [5]}

La acetogénesis es una de las principales reacciones de esta etapa, en esta, los metabolitos intermedios producidos son metabolizados a acetato, hidrógeno y gas carbónico por los tres principales grupos de bacterias:

• homoacetógenos ;
• sintrofas ; 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. wodii 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 del 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 hetero-fermentativas (acetato, propionato, butirato, valerato , etc.).

Referencias

1. 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 Agricultura y la Alimentación , ISSN 1010-1365 (1/9/2003).
2. Alexiou, IE y Panter, K. (2004). Una revisión de las aplicaciones de dos fases para definir las mejores prácticas para el tratamiento de diversas corrientes de desechos. Digestión Anaeróbica 10º Congreso Mundial, septiembre de 2004. Montreal, Quebec, Canadá.
3. (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.
4. Dinopolou, G., Rudd, T. y Lester, JN (1987). Acidogénesis anaeróbica de un agua residual compleja: I. Influencia de los parámetros operativos en el rendimiento del reactor. Biotecnología. Y Bioeng. 31: 958 - 968.
5. (en francés) Laroche, M. (1983). Metabolisme intermediaire des acides gras volatils en fermentation methanique. These de Docteur - Ingenieur en Sciences Alimentaires_Fermentations. Institut National de la Recherche Agronomique, Francia.
6. Winter, JU y Wolfe, RS (1979). Degradación completa de carbohidratos a CO ₂ y metano por cultivos sintróficos de Acetobacterium woodii y Methanosarcina barkeri. Arco. Microbiol. 121: 97-102.