Valorización de residuos de plantas de tratamiento de aguas mediante el uso de disolventes verdes

Abstract

El aumento en la demanda de proteínas está motivando la búsqueda de soluciones sostenibles que cubran esta necesidad sin afectar negativamente al medio ambiente. Las microalgas han surgido como una prometedora fuente de proteínas y otras biomoléculas de interés. Este estudio se ha enfocado en la optimización de la extracción de proteínas, minimizando la coextracción de carbohidratos, de la microalga Scenedesmus almeriensis, tanto pura, como cultivada en purín de cerdo. En este trabajo, se ha investigado la aplicación del disolvente eutéctico profundo (DES) formado por cloruro de colina y urea en la relación molar 1:2 como agente de extracción. Se llevaron a cabo dos diseños. Primero, se evaluó el efecto de cuatro factores (temperatura, tiempo de contacto, pretratamiento de la biomasa y ratio DES:biomasa) en el proceso de extracción de proteínas de la microalga pura empleando un diseño L9 de Taguchi. Mediante un análisis de varianza (ANOVA), se identificaron los factores significativos y se propusieron las condiciones óptimas en comparación con los resultados obtenidos previamente para la biomasa cultivada en purín, el cual fue un estudio realizado previamente en el grupo de investigación. Además, se determinó que, el factor más influyente para ambos tipos de biomasa fue el pretratamiento, siendo el morterado de discos con el que mejores resultados se obtuvieron. Posteriormente, se investigó la influencia del uso de ultrasonidos (US) en la eficiencia del proceso de extracción de proteínas a diferentes tiempos y temperaturas, empleando un diseño factorial completo tanto para la biomasa pura como la cultivada en purín. Los resultados indicaron que el uso de US no mejoró significativamente la extracción bajo las condiciones probadas, pero que, las condiciones de extracción óptimas identificadas hacen que la eficiencia del proceso mejore de forma considerable, reforzando la idea de la viabilidad de las microalgas como fuente sostenible de proteínas

The increasing demand for proteins is driving the search for sustainable solutions that meet this need without negatively impacting the environment. Microalgae have emerged as a promising source of proteins and other valuable biomolecules. This study focuses on optimizing protein extraction from the microalgae Scenedesmus almeriensis, both in its pure from and when grown in pig manure. In this work, a Deep Eutectic Solvent (DES) composed of choline chloride and urea in a 1:2 molar ratio was used as the extraction agent. Two experimental designs were conducted. First, a Taguchi L9 design was applied for protein extraction from pure microalgae, considering four factors: temperature, contact time, biomass pretreatment, and the DES ratio. Through an analysis of variance (ANOVA), significant factors were identified, and optimal conditions were proposed. These were compared with previously obtained results for biomass cultivated in slurry, a study conducted earlier by the research group. It was determined that the most important and influential factor for both types of biomasses was the pretreatment method, with disc mortaring yielding the best results.Subsequently, the influence of ultrasound (US) on protein extraction was studied at different times and temperatures using a complete factorial design for both pure biomass and that cultivated in manure. The results indicated that the use of US did not significantly improve extraction under the tested conditions. However, the optimal extraction conditions identified significantly enhanced the process's efficiency, reinforcing the viability of microalgae as a sustainable protein source