Tratamiento químico para el uso integral del bagazo. Valorización de lo extraído

MIGUEL A. ZANUTTINI; PAULINA MOCCHIUTTI; MARÍA CRISTINA INALBON; MARÍA VERÓNICA GALVÁN; CARLA N. SCHNELL; YAMIL N. SOLIER

Las Toscas, Santa Fe

Jornada; XIII Jornada cañeras ?Azúcar y algo más?; 2017

Centro Operativo Experimental Tacuarendí, Min. de la Producción y A.E.R INTA

La biomasa constituye una fuente renovable de: energía, productos químicos, materiales y combustibles. Junto a otras alternativas energéticas, la biomasa resulta útil para la substitución de los recursos fósiles. El etanol por vía fermentativa es la alternativa más sencilla y de mayor desarrollo hasta el presente como combustible de aceptable densidad energética en términos de calorías por metro cúbico. Es deseable el empleo de recursos celulósicos para la obtención de combustibles para no aumentar la demanda de materias primas de uso alimenticio. El principal obstáculo técnico para la obtención del bioetanol celulósico es la sacarificación de la biomasa de una manera efectiva en términos de costos. La hidrólisis eficiente de la celulosa depende de una correcta proporción de endoglucanasa, exoglucanasa y β-glucosidasa (Smith 1983). El rol de las denominadas enzimas complementarias también es relevante. No obstante, la hidrólisis enzimática de todo material lignocelulósico requiere de un pretratamiento que aumente la accesibilidad de las enzimas de hidrólisis (Carvalheiro y col. 2008). Esto implica un aumento en la porosidad y así en la posibilidad de propagación para las enzimas, además de la remoción parcial de la lignina y de las hemicelulosas que están cubriendo las microfibrilas de celulosa. Foston y Ragauskas (2010) han mostrado que los poros más pequeños de una madera son aumentados de tamaño por un tratamiento de autohidrólisis, alcanzando el tamaño suficiente para la propagación de las enzimas celulolíticas. Además, Oliveira y col. (2013), por medio de la técnica de termoporosimetría, mostraron que el volumen de poro aumenta independientemente de su tamaño original cuando el bagazo de caña es tratado con una hidrólisis ácida moderada. Por otro lado, los pretratamientos con álcali aumentan claramente la accesibilidad. Si bien existen algunos trabajos que estudian con cierto nivel de detalle los beneficios de la pre extracción alcalina (Tarkow y Feist, 1969, Fan y col. 1987, Sun y Cheng 2002), la relación entre parámetros que indiquen el nivel de acción alcalina y el aumento de la digestibilidad no han sido analizados con suficiente profundidad (Luterbacher 2013). Debe considerarse que, dado el relativo bajo valor del alcohol, resulta necesario que la biomasa pueda aprovecharse más integralmente dando lugar a otros subproductos valiosos (Uasuf A. y Hilbert J. 2012, Hilbert 2015). Una alternativa es el aprovechamiento de los xilanos que representan el componente principal de las hemicelulosas del bagazo. Estas hemicelulosas compuestas principalmente de xilanos son removidas en un pretratamiento ácido o alcalino de la biomasa y pueden destinarse a aplicaciones valiosas como biomateriales para embalaje o uso médico (Ebringerová A. y Hromadkova Z, 1999; da Silva y col. 2012, Zanuttini 2015).En un proyecto en desarrollo en la UNL, se plantea la separación de hemicelulosas (xilanos) como una operación destinada a mejorar notoriamente la digestibilidad enzimática y así el rendimiento en alcohol del bagazo permitiendo obtener, a su vez, un extracto polimérico de xilanos útil para la obtención de biomateriales. Estos xilanos se prepararán por precipitación en etanol. Se pretende aprovechar las propiedades de biodegradabilidad y biocompatibilidad que presentan los xilanos, las cuales permiten su uso en materiales biomédicos. Se propone la combinación controlada (formación de complejos) de los xilanos extraídos con un polielectrolito natural de carga opuesta como es el quitosano.La producción y utilización de films comestibles y biodegradables preparados a partir de diversos biopolímeros tales como polisacáridos, proteínas y lípidos son de gran interés desde hace varios años (Kayserilioglu y col. 2003, Goksu y col. 2007, Hansen y Plackett 2008).El xilano y el quitosano pueden formar redes polimérícas interpenetradas por asociación parcial de las cadenas de uno u otro de estos polímeros (Karaaslan y col. 2010). Estos zonas actúan a modo de enlaces cruzados y pueden brindar estabilidad frente a la humedad e incluso permitir su inmersión en soluciones acuoasas. Los film obtenidos han mostrado excelentes propiedades de barrera (baja permeabilidad al vapor de agua y oxígeno) y además propiedades antimicrobianas (Schnell y col. 2015 ; Galvan y col. 2015).Por su parte, los films preparados para su uso como hidrogel, han presentado hasta ahora aceptables comportamientos ya que soportan su inmersión en agua con suficiente resistencia y su capacidad de absorción de agua alcanza valores superiores a 100 %. Evaluaciones preliminares muestra un comportamiento favorable en la absorción y liberación de algunas drogas.Para su uso de estos materiales como hidrogel interesa su capacidad de absorción de agua, resistencia en húmedo y su comportamiento en la liberación controlada.