La Ecuación de la reacción química

GEOVANNY ALEXIS TORRES CD: 74363

bivian

TALLER TEMÁTICO

PARCIAL SEGUNDO CORTE

1.  La Ecuación de la reacción química para la respiración de glucosa es:

C6H12O6 + 6O2       6CO2 + 6H2O[pic 2]

Las células de Klebsiella aerogenes convierten la glucosa en CO2 y H2O durante el crecimiento, la composición de la célula es CH1.75O0.43N0.22 con un 6.5% en masa de cenizas. El rendimiento de biomasa a partir del sustrato es 0.7 g/g. Como fuente de nitrógeno se utiliza amoniaco.

Preguntas:

1. ¿Cuál es la demanda de oxigeno con o sin crecimiento celular?

Respuesta:

Para determinar la demanda de oxigeno se necesitan algunos datos como:

• Gramos de biomasa:

C= 12 x 1 =       12 g

H= 1 x 1,75=    1,75 g

O= 16 x 0,43= 6,88 g

N= 14 x 0,22= 3.08 g

                          23,71 g / 0,935= 25,36 g Biomasa

• Grados de reducción Glucosa (Rs): 4
• Grados de reducción Etanol (Rs): 6
• Número de carbonos en la molécula de Glucosa: 6
• Número de carbonos en la molécula de Etanol: 2  
• Grado de reducción: Es el número equivalente de electrones disponibles en aquella cantidad de materia que contenga 1 átomo de carbono. Para el sustrato CwHxOyNz el número de electrones disponibles es: 4w+x-2y-3z. Reemplazando:

CH1.75 O0.43 N0.22

YB= (4*1) +(1*1.75-(2*0.43) -(3*0.22) =4.23

• Rendimiento a partir del sustrato: 0,7 g/g en base másica, pero se debe convertir a base molar:  

Yxs= (0.7 G BIOMASA/ g glucosa) X (180 g glucosa/1 mol glucosa) x (1mol biomasa/25.6 g biomasa) = 4.96 mol biomasa/mol glucosa

Demanda de oxigeno

Para la determinación de la demanda de oxigeno se toma la siguiente ecuación:

[pic 3]

Donde:

w: moles de oxígeno.

Rs: Grado de reducción para la glucosa.

C: Rendimiento del sustrato en base molar.

Yb: Grado de reducción para el sustrato.

[pic 4]

a= 125%

Moles de O2 / mol de glucosa consumida representa el 12.5% del oxígeno necesario en ausencia de crecimiento celular.

1. La K aerogenes puede también crecer utilizando etanol como sustrato, produciendo células de la misma composición; en base másica ¿Cuál es el rendimiento máximo posible de biomasa a partir de etanol comparado con el máximo posible a partir de glucosa?

Rendimiento máximo posible

GLUCOSA

Para la determinación del rendimiento máximo posible es necesario emplear la siguiente expresión para calcular la concentración máxima de glucosa:

[pic 5]

Donde:

w: Moles de oxígeno.

Rs: Grado de reducción para la glucosa.

Yb: Grado de reducción para el sustrato.

Reemplazando:

Cmax= 6*4/4.23= 5.67

Rendimiento máximo:

[pic 6]

Yxs Max =0.80 g biomasa/ g glucosa

ETANOL

Para la determinación del rendimiento máximo posible es necesario emplear la siguiente expresión para calcular la concentración máxima de etanol:

[pic 7]

Donde:

w: Moles de oxígeno.

Rs: Grado de reducción para la glucosa.

Yb: Grado de reducción para el sustrato.

Reemplazando:

Cmax= 2*6/4.23=2.84

Rendimiento máximo:

[pic 8]

Yxs Max= 1.57 g glucosa/g etanol

Al comparar los rendimientos máximos obtenidos podemos observar que empleando etanol como sustrato se obtiene un rendimiento mayor de 1,57 g/g comparado con 0,8 g/g utilizando glucosa como sustrato.

2. La digestión anaerobia de ácidos volátiles por parte de una bacteria de metano se presenta mediante la siguiente ecuación: CH3COOH + NH3 = Biomasa + CO2 + H2O + CH4 La composición de la bacteria de metano viene dada aproximadamente por la formula empírica CH1.4O0.4N0.2. Se desprende 0.67 kg de CO2 por cada Kg de ácido acético consumido.

 2.1. ¿Cuál es el rendimiento de metano bajo estas condiciones?

Rta//

Peso molecular.

[pic 9]

CH3COOH= 60,32 g/mol

CH1.4O0.4N0.2= 22,73 g/mol

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