Producción de bioetanol a partir de efluentes de industrias de bebidas azucaradas

SCHANTON KJ, ISLA MA, COMELLI RN

Encuentro; XXI Encuentro de Jóvenes investigadores de la Asociación de Universidades del Grupo Montevideo (AUGM); 2013

En Argentina, en los últimos años el sector de las bebidas analcoholicas tuvo un significativo aumento productivo, ya que creció un 59% entre 2002 y 2009. Actualmente la producción nacional anual de este tipo de bebidas se aproxima a los 4.500 millones de litros, con un consumo per cápita de 131 litros en el presente año, de los cuales el 80% correspondería a las gaseosas tipo ?regulares? endulzadas con azúcar. Los efluentes de estas industrias, en particular aquellos generados por operaciones de ?descarte? (producto  fuera de especificación durante producción, devolución desde góndola por vencimiento o falta de gas, etc.) contienen azúcares simples en una concentración entre el 10 y 12 % p/v, los que son responsables de la alta carga orgánica de dichos efluentes (≈ 140.000 mgO2/L). Los costos de almacenamiento y las operaciones de tratamiento a que deben ser sometidos previo a su disposición final, representan un gran problema desde el punto de vista ambiental, técnico y económico. El objetivo del presente proyecto es estudiar la factibilidad técnica de implementar la fermentación alcohólica mediada por levaduras como proceso sustentable para el tratamiento biológico de efluentes de alta carga orgánica generados por la industria de bebidas azucaradas y obtener en forma simultánea un biocombustible de alta demanda actual como lo es el bioetanol, además de otros productos como dióxido de carbono (el cual puede ser reutilizado por la propia industria para la carbonatación de las bebidas) y biomasa. En el trabajo realizado se empleó la cepa de levadura comercial Saccharomycescerevisiaevariedad Windsor (LallemandBrewing Co.). Para simular los efluentes a estudiar se emplearon bebidas azucaradas comerciales. Las fermentaciones se realizaron en reactores tanque agitados de 1L de volumen total (construidos ad-hoc), con dispositivos de toma de muestra. Los ensayos se realizaron con agitación permanente, temperatura controlada y en anaerobiosis. Se tomaron muestras por duplicado cada 90 min durante 12hs y se realizaron determinaciones de la concentración de biomasa, azúcares reductores (método del DNS), etanol (sensor de dióxido de estaño, marca Fígaro TGS 2620) y CO2 (caudalímetro másico, Tylan). El etanol producido también se determinó por destilación al finalizar el ensayo, luego de remover la biomasa por centrifugación y filtración al vacío empleando tierra de diatomeas y filtro de membrana de nitrato de celulosa. La DQO del efluente se determinó al inicio y al final del proceso. Se estudió la fermentación alcohólica sobre gaseosas comerciales (sabores cola, lima-limón y naranja). Se evaluó el efecto de diversos compuestos (nutrientes e inductores) sobre la velocidad de fermentación y la productividad de las levaduras, siendo 15g/l de extracto de levadura una concentración adecuada para una fermentación exitosa. Con dicha concentración de extracto se obtuvo una completa remoción de azúcares entre las 8 y 12 hs. de fermentación, según cada caso, y los rendimientos en etanol prácticamente igualaron el rendimiento teórico de 0,50 getanol/gazúcar consumido. El rendimiento en biomasa fue de 0.04 +/-0.01 gbiomasa/gazúcarpara las gaseosas lima-limón y naranja, mientras que para las gaseosas tipo cola fue de 0.08 +/- 0.01 gbiomasa/gazúcar. Luego de remover el etanol por destilación y la biomasa por filtración, la DQO del efluente resultó de 20.000 mgO2/L, lo que arroja como resultado una eficiencia de remoción de 85-90% respecto al valor inicial. Idénticos resultados se obtuvieron para otras bebidas azucaradas, ampliando el espectro de efluentes susceptibles de aplicar este proceso. Con estos resultados se demuestra la factibilidad técnica de aplicar un proceso de fermentación mediado por levaduras para el tratamiento de efluentes de alta carga de la industria de bebidas azucaradas con producción simultánea de un biocombustible (bioetanol). El agregado de nutrientes permite que la fermentación transcurra en menos de 12 horas, con reducción de un 85-90% de la DQO del efluente, con velocidades 50 veces superiores a las actuales tecnologías tradicionales para el tratamiento de estos efluentes. El proceso propuesto es novedoso, sustentable y de bajo/nulo impacto ambiental.