Obtención de biobutanol a partir del residuo sólido de la industria cervecera. Estudio de alternativas y optimización de variables de proceso.

Abstract

La contaminación generada por los procesos industriales y el transporte es uno de los principales problemas de la sociedad actual. El consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero crecen anualmente a pesar de los esfuerzos por parte de gobiernos y organismos reguladores para reducir este aumento. En Europa, el transporte genera anualmente el 30% de los gases de efecto invernadero, representando el CO2 más del 78% de ellos. Otro de los grandes problemas es el aumento y la fluctuación del coste de las fuentes de energía, especialmente del petróleo y sus derivados. El incremento en costes y en gases contaminantes ha favorecido la recuperación de métodos de producción de combustibles renovables empleados años atrás. Uno de estos métodos es la fermentación de materia vegetal para la obtención de biocombustibles líquidos como es el butanol, obtenido mediante procesos de fermentación anaerobia, con bacterias del género Clostridium. En esta Tesis Doctoral se ha utilizado bagazo de cerveza como fuente de azúcares que pueden ser fermentados, para la obtención de butanol. La producción mundial anual de bagazo de cerveza se estima en 39 millones de toneladas, de las cuales 0,7 Mt/año se producen en España. Una de sus ventajas es que se encuentra disponible a lo largo del año y en gran cantidad, al contrario de los cultivos convencionales. El bagazo de cerveza es un material lignocelulósico tradicionalmente utilizado como alimento para ganado vacuno y otros rumiantes, debido a su alto contenido en carbohidratos y proteínas y su bajo coste. El alto contenido en celulosa y hemicelulosa (en torno al 50% m/m MS) lo hace atractivo para la producción de biocombustibles como hidrógeno, biogás, etanol y butanol mediante procesos de fermentación. El elevado contenido en lignina del bagazo de cerveza (entre un 12 y un 28% m/m MS) hace necesario un proceso de pretratamiento para modificar la estructura lignocelulósica, permitiendo a las enzimas acceder a la celulosa y hemicelulosa durante el proceso de sacarificación. Una vez llevado a cabo el pretratamiento, es necesario realizar una hidrólisis enzimática para transformar las cadenas de celulosa en monosacáridos que puedan ser metabolizados por el microorganismo.