[ca] Els àcids carboxílics de cadena curta (SCCAs, de l'anglès short chain carboxylic acids) són un tipus d'àcids grassos considerats productes químics elementals. La seva síntesi biològica a partir de residus o aigües residuals usant cultius microbians mixts seria una alternativa més respectuosa amb el medi ambient que el procés de síntesi química actualment implementat a nivell industrial. Es poden produir a partir de matèria orgànica en un procés anaerobi conegut com a fermentació acidogènica. Tot i això, aquest procés requereix més investigació abans de poder ser escalat atès que no hi ha prou coneixement sobre el control del rendiment de producció de SCCA i de la composició de SCCA resultant. Aquesta tesi comença amb una revisió bibliogràfica (Capítol 1) enfocada a l'impacte dels paràmetres operacionals en el rendiment de producció de SCCAs i la composició de SCCAs obtinguda, depenent de la composició orgànica del substrat. El pH, la temperatura i la velocitat de càrrega orgànica volumètrica (OLRv, de l'anglès volumetric organic loading rate) que condueixen a rendiments alts de producció de SCCAs van ser determinats depenent de la composició orgànica del substrat. Es va fer la hipòtesis de que els diferents paràmetres operacionals analitzats podrien tenir un efecte conjunt en la composició de SCCA obtinguda. La velocitat de càrrega orgànica específica (OLRs, de l'anglès 'specific organic loading rate') es va proposar com un paràmetre per quantificar la ràtio entre la quantitat de substrat alimentat per quantitat de biomassa al reactor. Es van establir paràmetres d'efectivitat estàndard (bioconversió, grau d'acidificació, demanda química d'oxigen (DQO) acidificada, rendiment de producció d'àcids carboxílics (CAs, de l'anglès carboxylic acids) i ràtio senar-parell) per comparar fàcilment diferents estudis. Conseqüentment, la part experimental d'aquesta tesi explora l'efecte de l'OLRv, l'OLRs i la composició orgànica del substrat en els paràmetres d'efectivitat del procés, la composició de l'efluent i la composició de la biomassa. Inicialment, es van realitzar experiments en un reactor biològic seqüencial (SBR, de l'anglès 'sequencing batch reactor') usant aigua residual simulada contenint únicament sucre de grau alimentari (Capítol 4) i únicament proteïna aïllada de sèrum làctic (Capítol 5) com a carbohidrat i proteïna models, respectivament. L'OLRv i l'OLRs van ser modificades separadament. Amb sucre de grau alimentari, en incrementar l'OLRv de 6.0 a 11.0-15.8 g DQO/(L d), l'efluent va canviar d'estar compost fonamentalment per àcids butíric i acètic a estar compost per àcid acètic i etanol. Conseqüentment, el grau d'acidificació, la DQO acidificada i el rendiment de producció de CA van disminuir. L'increment de les OLRs de 2.3 a 3.8 g DQO/(g SSV d) va produir un augment de l'àcid caproic. No obstant això, amb proteïna aïllada de sèrum làctic, modificar l'OLRv entre 6.5-18.5 g DQO/(L d) i l'OLRs entre 1.9-3.3 g DQO/(g SSV d) no va afectar significativament els paràmetres d'efectivitat del procés. L'efluent estava compost pels àcids acètic, isovalèric, propiònic, butíric, isocaproic i isobutíric sota qualsevol condició aplicada. En augmentar l'OLRv de 6.5-12.5 a 18.5 g DQO/(L d), l'àcid isocaproic va augmentar significativament. Al Capítol 6, es van realitzar experiments en un SBR usant aigua residual simulada composta per sucre de grau alimentari i proteïna aïllada de sèrum làctic en diferents ràtios sota OLRv i OLRs constants. Els afluents contenint carbohidrats i proteïnes van portar a rendiments de producció de CA superiors als obtinguts amb afluents contenint únicament carbohidrats o proteïnes. A més concentració de proteïna a l'afluent, major nombre de compostos i major proporció de CAs ramificats a l'efluent. A més, es van trobar correlacions lineals: els àcids isobutíric i isovalèric eren directament proporcionals i l'àcid butíric era inversament proporcional a la proporció de proteïnes (%DQO) al substrat.

[es] Los ácidos carboxílicos de cadena corta (SCCAs, del inglés 'short chain carboxylic acids') son un tipo de ácidos grasos considerados productos químicos elementales. Su síntesis biológica a partir de residuos o aguas residuales usando cultivos microbianos mixtos sería una alternativa más respetuosa con el medio ambiente que el proceso de síntesis química actualmente implementado a nivel industrial. Se pueden producir a partir de materia orgánica en un proceso anaerobio conocido como fermentación acidogénica. Sin embargo, este proceso requiere más investigación antes de ser escalado dado que no hay suficiente conocimiento sobre el control del rendimiento de producción de SCCAs y de la composición de SCCAs resultante. Esta tesis comienza con una revisión bibliográfica enfocada en el impacto de los parámetros operacionales en el rendimiento de producción de SCCAs y la composición de SCCAs obtenida, según la composición orgánica del sustrato. El pH, la temperatura y la velocidad de carga orgánica volumétrica (OLRv, del inglés 'volumetric organic loading rate') que conducen a rendimientos altos de producción de SCCAs fueron determinados dependiendo de la composición orgánica del sustrato. Se hipotetizó que los diferentes parámetros operacionales analizados podrían tener un efecto conjunto en la composición de SCCAs obtenida. La velocidad de carga orgánica específica (OLRs, del inglés 'specific organic loading rate') se propuso como parámetro para cuantificar la ratio entre la cantidad de sustrato alimentado por cantidad de biomasa en el reactor. Se establecieron parámetros de efectividad estándar (bioconversión, grado de acidificación, demanda química de oxígeno (DQO) acidificada, rendimiento de producción de ácidos carboxílicos (CAs, del inglés 'carboxylic acids') y ratio impar par) para comparar fácilmente diferentes estudios. Consecuentemente, la parte experimental de esta tesis explora el efecto de la OLRv, OLRs y la composición orgánica del sustrato en los parámetros de efectividad del proceso, la composición del efluente y la composición de la biomasa. Inicialmente, se realizaron experimentos en un reactor biológico secuencial (SBR, del inglés 'sequencing batch reactor') usando agua residual simulada conteniendo únicamente azúcar de grado alimentario (Capítulo 4) y únicamente proteína aislada de suero lácteo (Capítulo 5) como carbohidrato y proteína modelos, respectivamente. La OLRv y la OLRs fueron modificadas separadamente. Con azúcar de grado alimentario, al incrementar la OLRv de 6.0 a 11.0-15.8 g DQO/(L d), el efluente pasó de estar compuesto fundamentalmente por ácidos butírico y acético a estar compuesto por ácido acético y etanol. Consecuentemente, el grado de acidificación, la DQO acidificada y el rendimiento de producción de CAs disminuyeron. El incremento de la OLRs de 2.3 a 3.8 g DQO/(g SSV d) produjo un aumento del ácido caproico. Sin embargo, al usar proteína aislada de suero lácteo, modificar la OLRv entre 6.5-18.5 g DQO/(L d) y la OLRs entre 1.9-3.3 g DQO/(g SSV d) no afectó significativamente a los parámetros de efectividad del proceso. El efluente estaba compuesto por los ácidos acético, isovalérico, propiónico, butírico, isocaproico e isobutírico bajo cualquier condición aplicada. Al aumentar la OLRv de 6.5-12.5 a 18.5 g DQO/(L d), el ácido isocaproico aumentó significativamente. En el Capítulo 6, se realizaron experimentos en un SBR usando agua residual simulada compuesta por azúcar de grado alimentario y proteína aislada de suero lácteo en diferentes ratios bajo OLRv y OLRs constantes. Los afluentes conteniendo carbohidratos y proteínas llevaron a rendimientos de producción de CAs superiores a los obtenidos con afluentes conteniendo únicamente carbohidratos o proteínas. A mayor concentración de proteína en el afluente, mayor número de compuestos y mayor proporción de CAs ramificados en el efluente. Además, se encontraron correlaciones lineales: los ácidos isobutírico e isovalérico eran directamente proporcionales y el ácido butírico era inversamente proporcional a la proporción de proteínas (%DQO) en el sustrato.