Los acetógenos productores de hidrógeno (HPA) desempeñan un papel de transición en el tratamiento anaeróbico de las aguas residuales. Así, la bioaumentación con cultivos de HPA puede mejorar la eficiencia de eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO) y el rendimiento de CH4 en el tratamiento anaeróbico de aguas residuales. Los cultivos con alta capacidad de degradación de ácido propiónico y ácido butírico se obtuvieron mediante subcultivo continuo en medio de enriquecimiento y se designaron como Z08 y Z12. La bioaumentación con Z08 y Z12 aumentó la producción de CH4 por eliminación de glucosa a 1,58. La bioaumentación con Z08 y Z12 aumentó la tasa de eliminación de la DQO en las aguas residuales de melaza del 71,60% al 85,84%. Los rendimientos específicos de H2 y CH4 por eliminación de DQO aumentaron en factores de 1,54 y 1,63, respectivamente. Los resultados muestran que la bioaumentación con cultivos dominados por HPA puede mejorar la producción de CH4 a partir de la eliminación de DQO. Además, la acetogénesis productora de hidrógeno se identificó como el paso limitante en el tratamiento anaeróbico de las aguas residuales.