Producción de bioetanol de segunda generación a partir de cascarillas de soja

GIL ROLÓN, MARTÍN; LEONARDI, RODRIGO JORGE; SELUY, LISANDRO GABRIEL; COMELLI, RAÚL NICOLÁS

Posadas

Simposio; 6to Simposio Argentino de Procesos Biotecnológicos (Saprobio); 2021

Universidad Nacional de Misiones (UNaM)

Actualmente los biocombustibles de primera generación (1G) son foco de debate y cuestionamientos éticos, asociados al uso de recursos capaces de ser utilizados como alimento para la población, y los impactos ambientales que derivan de su producción (involucran monocultivos extensivos, cambio de uso de la tierra, avance sobre ecosistemas naturales, etc.). En este contexto, los biocombustibles de segunda generación (2G) aparecen como una alternativa viable para alcanzar la seguridad energética, mejorando el desempeño ambiental de la industria de los biocombustibles. El bioetanol es el biocombustible más utilizado a nivel mundial y local. Para la producción de bioetanol 2G, se recurre a procesos que permitan aprovechar el potencial de materiales lignocelulósicos residuales. Estos procesos involucran una serie de operaciones físicas, químicas y biológicas, destinadas a romper y/o alterar los polímeros de carbohidratos que constituyen los materiales (hemicelulosas y celulosa), y solubilizar monómeros fermentables, para finalmente bio-convertirlos en etanol.El presente trabajo tiene como objetivo estudiar los efectos de diferentes condiciones de un tratamiento termoquímico sobre cascarilla de soja, seguido de un tratamiento enzimático en medio líquido con un complejo enzimático comercial con actividad celulasa (Novozyme, Cellic CTec2®), sobre la solubilización de azúcares fermentables para una posterior fermentación alcohólica. Para esto, se utilizó un diseño factorial tipo central compuesto (2k+2k+nc), con los factores tiempo (30 - 180 min), temperatura (80 - 125°C) y concentración de ácido sulfúrico (0,5 - 2,5% m/v). Los resultados se analizaron mediante métodos de regresión, construyendo modelos predictivos de tipo superficies de respuesta, evaluando como variables dependientes las concentraciones alcanzadas de pentosas y glucosa. Posteriormente, se escogieron aquellos hidrolizados con mayor concentración de glucosa para llevar adelante una fermentación alcohólica con una cepa de Saccharomyces cerevisiae. Los medios se inocularon con una concentración inicial de biomasa de 1 g/L y se mantuvieron a 30°C con agitación constante durante 24 h. Se realizó un muestreo periódico para evaluar el consumo de glucosa y la producción de etanol.De los resultados, se observó que el aumento de la temperatura y la concentración de ácido sulfúrico en el tratamiento termoquímico están directamente relacionadas con la solubilización de pentosas, esto es, con la hidrólisis de las hemicelulosas, y con la liberación de glucosa durante la posterior sacarificación enzimática de la celulosa. El rango de experimentación incluyó condiciones que permitieron liberar más de un 80% de las pentosas y alcanzar una liberación del 80% de la glucosa a las 24 h de sacarificación enzimática.Durante la fermentación, se consumió el 100% de la glucosa presente en los hidrolizados, obteniéndose rendimientos de etanol entre 0,45-0,49 g etanol/g glucosa. Estos valores, son cercanos al rendimiento teórico sugerido para fermentaciones sobre medios enriquecidos con glucosa (0,51 g etanol/g glucosa) y similares a los obtenidos en industrias alcoholeras convencionales (0,40-0,45 g etanol/g glucosa). Los resultados obtenidos sugieren que el proceso planteado para la producción de bioetanol a partir de cascarilla de soja tiene el potencial para ser factible desde el punto de vista tecnológico.