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 monómeros simples se convierten en ácidos grasos volátiles ;
• Acetogénesis : 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 , mediado biológicamente por un consorcio de microorganismos , que transforma compuestos orgánicos en metano y dióxido de carbono. Se trata de un proceso de estabilización que reduce el olor, los patógenos y el volumen de residuos.

Las bacterias hidrolíticas forman una variedad de productos finales reducidos a partir de la fermentación de un sustrato dado . Una pregunta fundamental que surge se refiere a las características metabólicas que controlan el flujo de carbono y electrones hacia un producto final reducido dado durante cultivos puros y cultivos metanogénicos mixtos de bacterias hidrolíticas. Thermoanaerobium brockii es una bacteria hidrolítica termófila representativa que fermenta glucosa a través de la vía de Embden-Meyerhof-Parnas . T. brockii es una bacteria heteroláctica atípica porque forma hidrógeno molecular ( H₂ ), además de ácido láctico y _etanol . Los productos finales reducidos de la fermentación de glucosa se forman enzimáticamente a partir de piruvato , a través de los siguientes mecanismos: lactato por la lactato deshidrogenasa activada por fructosa 1-6 todo- fosfato ( F6P ) ; H₂ por la piruvato ferredoxina oxidorreductasa e hidrogenasa ; y etanol a través de la alcohol deshidrogenasa ligada a NADH y NADPH . ^{[ 1 ]}

Por otro lado, la actividad acidogénica se descubrió a principios del siglo XX, pero no fue hasta mediados de la década de 1960 que se asumió la ingeniería de separación de fases para 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 la cual los metabolitos intermedios producidos son metabolizados a acetato, hidrógeno y gas carbónico por los tres grupos principales de bacterias:

• homoacetógenos ;
• sintrófices ; y
• sulforeductores .

Para la producción de ácido acético se consideran tres tipos de bacterias:

• Clostridium aceticum ;
• Acetobacter woodii ; y
• Clostridium termoautotrófico .

Winter y Wolfe, en 1979, demostraron que A. woodii 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 inhiban el uso de 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 heterofermentativas (acetato, propionato, butirato, valerato , etc.).