Obtención de biometano a partir de la aplicación de pretratamientos físicos y químicos en cascaras de girasol (Helianthus annus L.)

RODRIGUEZ MARCELA; MUSSI JORGELINA; CARDOSO ROMINA; CÓRDOBA VERÓNICA

Buenos Aires

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Ciencia y Tecnología de Alimentos; 2023

CyTAL

La FAO estima que aproximadamente un tercio de los alimentos producidos se pierden en las diferentes etapas de la cadena de elaboración de alimentos, con impactos negativos tanto en términos económicos como ambientales. Esto ha propiciado la búsqueda de alternativas de revalorización de los residuos, en particular, los de tipo lignocelulósicos (cáscaras, tallos, rastrojos, entre otros), que pueden ser gestionados en digestores anaeróbicos produciendo metano como fuente de energía. Estas biomasas están constituidas por carbohidratos (celulosa, hemicelulosa y lignina), cuyo contenido depende principalmente del cultivo, del genotipo, del suelo y de las condiciones ambientales. Sin embargo, a pesar de su potencialidad no pueden ser utilizadas directamente como resultado de su naturaleza recalcitrante, por lo cual, para lograr un máximo aprovechamiento es necesario la aplicación de pretratamientos que incrementen el área de superficie accesible y la porosidad, reduzcan la cristalinidad de la celulosa y despolimericen la lignina. Por ello, el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de pretratamientos físicos y químicos sobre la producción de biometano a partir de cáscaras de girasol, residuo de la industria aceitera. Las cáscaras del híbrido de girasol (Aguará 6, Advanta) fueron secadas, molidas y tamizadas (tamaño de partícula de 0,42 mm), luego desgrasadas y tratadas con etanol al 75% para remover los compuestos fenólicos libres. Las muestras fueron hidrolizadas mediante la aplicación de los siguientes tratamientos, hidrólisis asistida por ultrasonido, utilizando una punta sonicadora VCS-500 (60% de amplitud, 30min); hidrólisis ácida, empleando H2SO4 al 2% (v/v), relación muestra/solvente de 1/20 (60 min, 120°C) e hidrólisis básica, utilizando NaOH 2M, relación muestra/solvente de 1/20 asistida por agitación mecánica (150rpm, 2h, 25ºC). Se utilizó como ensayo control una muestra de cáscaras sin empleo de tratamientos hidrolíticos. Posterior a cada tratamiento, las muestras sólidas fueron removidas mediante centrifugación y filtración, y luego lavadas y secadas (60°C). Finalmente, se les aplicó un protocolo estandarizado para establecer su potencial de producción de biometano mediante digestión anaeróbica. Los resultados obtenidos muestran diferencias significativas en la producción de biometano (p≤0,006), siendo los tratamientos por ultrasonido y alcalinos los que presentaron una productividad 77% y 52% superior a la muestra control, respectivamente, a diferencia de la hidrólisis ácida (p>0,05). Estos resultados se atribuyen a que el tratamiento por ultrasonido es capaz de romper la red lignocelulósica, dejando una estructura sólida rica en carbohidratos, fácilmente accesible por los microorganismos. Respecto a los tratamientos químicos, durante la hidrólisis básica, se extrae gran parte de la lignina, pudiendo, de acuerdo a la severidad del tratamiento extraer en parte celulosa, mientras que en el ácido, en cambio, se libera al medio líquido gran parte de la celulosa y hemicelulosa, dejando una estructura rica en lignina de difícil digestión. Estos resultados resultan prometedores, considerando el concepto de biorrefinería, donde a partir de diferentes hidrólisis es posible extraer no solo energía renovable, sino también otros compuestos como azúcares y fenólicos ligados, aunque en etapas posteriores sería necesario llevar a cabo la optimización de los tratamientos más promisorios.