Etanol celulósico: desarrollo de una tecnología óptima para la producción semi-continua

Abstract

El bioetanol como combustible tiene una alta demanda en todo el mundo. Los principales actores en el mercado del etanol son Estados Unidos, Brasil, China, Canadá y Alemania. Sin embargo, otros países necesitan expandir su producción de etanol para reemplazar los combustibles fósiles. En este contexto, las tecnologías de etanol celulósico se enfrentan a nuevos desafíos y oportunidades. En este trabajo, reportamos la producción de etanol a partir de celulosa (bagazo de caña de azúcar) utilizando un enfoque novedoso que disminuye el tiempo de sacarificación, reduce la necesidad de enzimas y reduce los costos de producción. La cepa de levadura CLQCA-INT-005 se seleccionó entre 150 aislados de Saccharomyces cerevisae por su alta dominancia en co-cultivos y alto rendimiento de etanol. Por otro lado, la biomasa se trató previamente con hidróxido de sodio, ácido sulfúrico, ácido oxálico y ácido maleico (1% p/v) a diferentes temperaturas (130-170°C) y tiempos (10-30 minutos) en un reactor de presión. Además se realizaron pretratamientos alcalinos con irradiación con microondas y organosolvente (sulfolane-TiO2) a diferentes temperaturas y tiempos. El pretratamiento con NaOH al 1% p/v a 160°C durante 20 minutos demostró ser el más eficaz para la sacarificación enzimática. Una vez establecidos los parámetros de pretratamiento y fermentación se utilizó un sistema de fermentación y sacarificación simultánea semi-continua (SFSS) con producción de etanol cada 24 h. Una mezcla sólido: líquido en la proporción 1:3 se sometió a hidrólisis y fermentación; el proceso se produjo a lo largo de 30 días con un agotamiento casi total de la glucosa, obteniendo concentraciones de etanol que oscilaron entre 8,36 y 10,79% (v/v). Con este sistema se optimizó la cantidad de enzimas necesarias para la sacarificación, así como el tiempo de producción y la concentración de etanol, alcanzando niveles similares a los del etanol de primera generación. Todo el sistema mostró estabilidad, facilidad de gestión y control, así como la repetitividad de los resultados a lo largo de 30 días. Por lo tanto, el sistema propuesto en esta investigación podría mejorar la rentabilidad en la producción de etanol celulósico a escala industrial.