INVESTIGADORES
GIORDANO Pablo Cesar
congresos y reuniones científicas
Título:
Aplicación de herramientas quimiométricas en la optimización de la hidrólisis enzimática de desechos de materiales lignocelulósicos como potenciales fuentes para cultivos de microalgas
Autor/es:
GIORDANO, PABLO CESAR; BECCARIA, ALEJANDRO JOSE; GUERRERO, SERGIO ADRIÁN; GOICOECHEA, HECTOR CASIMIRO
Lugar:
Santa Fe-Argentina
Reunión:
Congreso; VI Congreso Argentino de Química Analítica; 2011
Institución organizadora:
Asociación Argentina de Químicos Analíticos
Resumen:
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]. Como 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 optimizaron las condiciones
de hidrólisis enzimática de 3 residuos lignocelulósicos de origen
agrícola y forestal: afrechillos de trigo y maíz, y aserrín de pino. En
una primera etapa, aplicando diseños de Plackett-Burman (PB) y
algoritmos genéticos (GA), se evaluó la significancia de 10 factores:
pH, concentración formal de buffer, tipo de buffer, concentración de
sustrato, cantidad de enzima (celulasa de Trichoderma longibrachiatum,
74.57 FPU/g), cantidad de polietilenglicol, agitación, pretratamiento,
tamaño de partícula y tiempo de hidrólisis. La ventaja de GA es que es
capaz de identificar interacciones significativas, a diferencia de PB,
que las considera irrelevantes, centrándose sólo en los efectos
principales, lo cual puede llevar a una errónea selección de los
factores significativos. Una vez concluído el análisis, los factores que
resultaron ser significativos fueron: las cantidades de enzima y de
polietilenglicol, y la concentración de sustrato. Posteriormente, se
aplicó la metodología de superficie de respuesta a través de diseños
centrales compuestos acoplados al cálculo de la función deseabilidad
global para optimizar las condiciones de hidrólisis enzimática de cada
uno de los 3 materiales lignocelulósicos. Las respuestas medidas fueron
los contenidos de carbohidratos (azúcares reductores y glucosa),
determinados mediante técnicas colorimétricas. Una vez obtenidas las
combinaciones óptimas de los factores para los residuos lignocelulósicos
mencionados, estas fueron exitosamente comprobadas realizando
experimentos independientes. 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.