Optimization of selected salts concentration for improved biohydrogen production from biodiesel-based glycerol using Enterobacter aerogenes

Abstract

a b s t r a c tEnterobacter aerogenes have a known ability to convert glycerol (GL) in a fermentative process to yield hydrogen and ethanol as the main by-products. The concentration of some media constituents was optimized to maximize biohydrogen yield and rate of production. E. aerogenes were cultured in aerobic conditions, and then transferred into anaerobic conditions before being cultured in a minimum mineral synthetic media (MMSM) containing 15 g/L GL. The concentration of selected salts were optimized in the following ranges: 0e300 mg/L MgSO 4 , 0e14 g/L Na 2 EDTA, 0e10 mg/L CaCL 2 , 0e10 g/L Na 2 HPO 4 , and 0 e9.7 g/L KH 2 PO 4 . The results of the full factorial design indicated that the production of biohydrogen required a minimal concentration of 3.5 mg/L EDTA, 200 mg/L MgSO 4 .7H 2 O and no CaCl 2 .2H 2 O. A significant interaction between EDTA and MgSO 4 was also observed. Results from the phosphate salts optimization showed that Na 2 HPO 4 gave better results than KH 2 PO 4 . The optimal conditions determined using pure glycerol (commercial grade glycerol), were successfully applied to the fermentation of crude glycerol from biodiesel production. The results indicated promising yields of 0.79 and 0.84 mol/mol of glycerol for bioethanol and biohydrogen, respectively, and this at a faster rate than reported previously for E. aerogenes.

Hydrogen production from glycerol by Escherichia coli and other bacteria: An overview and perspectives

“…Importantly, fermentation pathways in H. saccharolyticum have been reconstructed according to genome sequence analysis; multiple [Fe-Fe]-Hyd enzymes of different type were suggested; two of these Hyd enzymes were identified [89]. There are interesting findings for different bacteria on the dependence of H 2 production from concentration of glycerol, composition of culture medium, pH, temperature and other factors [46,74,86,91,92]. All these conditions would be useful to apply for enhanced H 2 production.…”

Aproveitamento energético do glicerol: análise das propostas de queima direta e emprego em células à combustível no contexto da planta piloto de biodiesel do IFBA – campus Paulo Afonso

“…Costa et al (2011) [35] isolaram uma linhagem de Klebisiella pneumoniae capaz de produzir hidrogênio a partir do glicerol com uma taxa de eficiência equivalente a 0,45 mol/mol, operando em temperatura igual a 39º C e pH em torno de 9,0. Ito et al (2005) [36], por sua vez, isolaram uma linhagem de Enterobacter aerogenes que foi empregada por Jitrwung et al (2013) [37] em um meio de cultivo cuja concentração de sais foi otimizada, possibilitando a obtenção de 0,85 mol/mol de H2 tendo o glicerol bruto como matéria prima. Já Sabourin-Provost & Hallenbeck (2009) [38] empregaram uma linhagem de Rhodopseudomonas palustris para obtenção de H2 mediante a fotofermentação do glicerol bruto e constataram elevado rendimento, obtendo 6 H2 por molécula de glicerol, cerca de 75% do máximo estequiométrico dessa reação.…”

Produção de hidrogênio em reator anaeróbio de fluxo contínuo utilizando glicerol bruto oriundo da produção de biodiesel

“…Os indivíduos desta ordem obtiveram aumento não apenas em número, mas também em relação a população microbiana, onde no inóculo representavam 8%, e ao final do Ensaio 1 já perfaziam 15%. O gênero Clostridium possui morfologias de bacilos Gram+ formadores de endósporos e reconhecidos como produtores de hidrogênio [42], são também geradores de outros metabólitos de valor agregado, como o 1,3-propanodiol [43], o que pode favorecer sua adaptação no reator alimentado com glicerol bruto [37].…”