Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
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Item Desarrollo de estrategias para la producción de bioetanol utilizando hidrolizados de recursos lignocelulósicos(Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, 2018-08) Manfredi, Adriana Paola; Perotti, Nora I.; Martínez, María A.Frente a la necesidad de generar conocimiento y aportar al desarrollo de energías renovables, esta tesis se dirigió a la evaluación y diseño de estrategias para la producción de bioetanol a partir de materia prima lignocelulósica: bagazo y residuo agrícola de cosecha (RAC) de caña de azúcar. Como fuente de carbono renovable más abundante en la naturaleza y altamente energética, la biomasa lignocelulósica es ideal para el desarrollo de procesos sustentables. Su utilización eficiente requiere de pretratamientos para abrir su estructura y así facilitar el acceso de enzimas sacarificantes; los monosacáridos producidos son luego convertidos a bioetanol por fermentación. Para el desarrollo de procesos potencialmente viables, en este trabajo se evaluaron y optimizaron pretratamientos de bagazo y RAC, se desarrollaron formulaciones enzimáticas sacarificantes y se produjo etanol de segunda generación (2G) en diferentes configuraciones de proceso. Como métodos químicos, se realizaron pretratamientos con NaOH y H2SO4 sobre RAC, mientras que el pretratamiento fisicoquímico por explosión de vapor (EV) se usó sobre bagazo y RAC aplicando la metodología de diseño de superficie de respuesta para evaluar el efecto de la temperatura y el tiempo sobre la recuperación de azúcares fermentables. Los puntos óptimos obtenidos permitieron recuperar valores mayores al 76 % de glucosa y al 60 % de xilosa, y fueron usados en las siguientes etapas. La sacarificación enzimática fue abordada con el uso de enzimas comerciales suplementadas con enzimas propias. A tal fin, se construyó una colección de cepas productoras de enzimas de interés, provenientes de nichos de la agroindustria local y de intestino de insectos xilófagos. De un total de 233 aislamientos bacterianos identificados de acuerdo a la secuencia del gen ribosomal 16S, fueron seleccionados Bacillus sp. AR03 y Paenibacillus sp. AR247. La producción enzimática se realizó usando reactor tanque agitado (1 L) y medios de cultivo diseñados mediante métodos estadísticos. Las celulasas producidas por la cepa AR03 presentaron características adecuadas para aplicaciones en biorrefinería, ya que no fueron afectadas por la presencia de diversos aditivos, y su actividad mejoró en presencia de varios metales. Sin embargo, su uso en la sacarificación resultó poco significativo. De manera diferente, la utilización de la mezcla enzimática producida por Paenibacillus sp. AR247 permitió incrementar el rendimiento de glucosa hasta un 37 %, con respecto a la mezcla comercial, luego de la sacarificación de las biomasas pretratadas por EV, lo que fue el resultado más prometedor en vista de la literatura existente a la fecha. Finalmente, la producción de bioetanol fue realizada a partir de RAC pretratado por métodos químicos y fisicoquímico, y sacarificado con enzimas comerciales de última generación, utilizando dos configuraciones de proceso: sacarificación y fermentación simultaneas (SFS) y presacarificación, sacarificación y fermentación simultaneas (PSFS). Los ensayos de fermentación con Saccharomyces cerevisiae Ethanol Red® se realizaron con alta carga de sólidos (20 %). El proceso pretratamientofermentación [NaOH-PSFS] produjo 4,8 % (p/p) de etanol y fue el más eficiente, aunque se logró un resultado significativo con la combinación [EV-PSFS], debido a que no involucra el uso de reactivos contaminantes y resultó en la producción de 3,2 % (p/p) de etanol 2G.