Aplicación de herramientas quimiométricas para la selección de residuos lignocelulósicos como potenciales fuentes de carbono para el cultivo de microorganismos oleaginosos

PABLO C. GIORDANO; ALEJANDRO J. BECCARIA; ALBERTO A. IGLESIAS; HÉCTOR C. GOICOECHEA

Bahia Blanca - Argentina

Congreso; V Congreso Argentino de Química Analítica; 2009

Asociación Argentina de Químicos Analíticos

El 82% de la biomasa producida anualmente en el mundo es de composición lignocelulósica (cultivos agrícolas, madera, etc.) [1]. La industrialización de este tipo de materiales genera gran cantidad de residuos, por lo que se han establecido legislaciones que intentan asegurar que las industrias reduzcan o bien, den un valor agregado a esos residuos [2]. Teniendo en cuenta que estos residuos están constituídos principalmente por polisacáridos (hemicelulosas y celulosa), una alternativa es hidrolizarlos para obtener carbohidratos más simples (glucosa, xilosa, etc.), los cuales pueden ser incluídos en formulaciones de medios de cultivo para microorganismos capaces de producir “aceite unicelular” (Single Cell Oil: SCO) [3]. Este aceite, mediante un proceso posterior de esterificación con monoalcoholes, puede ser tranformado en biodiesel, el principal biocombustible líquido [4]. Tal alternativa resulta muy promisoria para reducir el empleo de combustibles fósiles y para evitar la distracción de vegetales oleaginosos alimenticios en la síntesis de combustibles [5]. En el presente trabajo se estudiaron 13 residuos lignocelulósicos de origen agrícola y forestal como potenciales fuentes de carbono para microorganismos oleaginosos. Se evaluaron distintos parámetros: contenido de carbohidratos, contenido de lignina, disponibilidad anual, disposición final, precio y rendimiento de carbohidratos luego de ser sometidos a hidrólisis ácida. Para esto se relevaron distintas bases de datos y se aplicó una metodología de hidrólisis tradicional. Sobre la base de los resultados obtenidos en esa primera etapa, se seleccionaron dos residuos lignocelulósicos: afrechillo de trigo y de maíz; y se procedió a optimizar el proceso de hidrólisis de cada uno. Se plantearon diseños factoriales para seleccionar los factores significativos (temperatura, tiempo, concentración de ácido, etc.), y posteriormente se aplicó la metodología de superficie de respuesta mediante un diseño central compuesto acoplado al cálculo de la función deseabilidad global para optimizar las condiciones de hidrólisis. Las respuestas medidas fueron los contenidos de carbohidratos (azúcares reductores y glucosa), determinados mediante técnicas colorimétricas. Posteriormente, se prevé aplicar herramientas quimiométricas para diseñar un medio de cultivo óptimo para el crecimiento heterotrófico de una cepa de microalga buena productora de SCO, empleando aquellos materiales lignocelulósicos hidrolizados.