Estudio de agentes inhibitorios en el proceso de fermentación en la obtención de etanol a partir de material lignocelulósico y amiláceo
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Resumen en español
El bagazo de caña panelera es un residuo empleado como combustible para generar calor en la fabricación de panela, en Colombia se producen cantidades superiores a las 1 200 000 T/año. Este trabajo se propuso pretratar la biomasa de este residuo agroindustrial con explosión de vapor e hidrólisis ácida, buscando establecer la tasa de exposición de los azúcares fermentables a la producción de bioetanol mediante el uso de enzimas especializadas. Se encontró que al aplicar explosión de vapor durante 30 min, 160 °C y 100 psi sobre el residuo vegetal y tratar la fracción sólida con una dosis de la enzima comercial Celluclast 1,5 L de 30 FPU/g de muestra seca, se obtiene el máximo nivel de carbohidratos fermentables para la obtención de bioetanol. Asimismo, los pretratamientos de hidrólisis ácida con concentración de 10% de H2SO4 por 1 h, 100 °C o explosión de vapor durante 30 min, 160 °C y 100 psi y posterior proceso enzimático con 30 FPU de Celluclast 1,5 L sobre bagazo de caña panelera, demostraron no solo un aumento en la obtención de azúcares, sino también se evidenció la formación de compuestos inhibidores como ácido acético, furfural y compuestos fenólicos, afectando la conversión de glucosa a etanol, siendo la explosión de vapor el que en menor grado contribuyó con dicho efecto. Se espera un futuro promisorio para el bagazo de caña panelera como materia prima para la producción de biocarburantes y a incrementar su oferta en el mercado colombiano. Cabe destacar la liberación de la mayor cantidad de azúcares reductores disponibles ocasionado por el sometimiento de nabos y cepas de arracacha a los adecuados pretratamientos e igualmente la menor cantidad de compuestos inhibidores evaluados en estos residuos pretratados, que los formados por los pretratamientos aplicados al bagazo de caña panelera, a causa de pretratamientos más agresivos y efectivos con el fin de romper los fuertes enlaces lignina-carbohidrato y acceder a los azúcares de interés, por lo que en una potencial fermentación con el material amiláceo, probablemente se produciría un menor efecto negativo en los rendimientos de etanol.
Resumen en español
ABSTRACT. The sugarcane bagasse is a by-product used as a fuel to generate heat in manufacturing of panela. In Colombia are produced greater quantities than 1200000 ton per year. This research aimed pretreat biomass from this by-product with steam explosion and acid hydrolysis, seeking to establish the yield rate of fermentable sugars to bio-ethanol production by means of specialized enzymes. It was found that by applying steam explosion during 30 minutes, 160 °C and 100 psi on vegetal by-product and treat solid fraction with 30 FPU per gram of dried sample of commercial enzyme Celluclast 1,5 L was obtained the major level of fermentable sugars. Also, acid hydrolysis pretreatment with concentration of 10% H2SO4 for 1 h, 100 °C or steam explosion during 30 minutes, 160 °C and 100 psi and after enzymatic process with 30 FPU of commercial enzyme Celluclast 1,5 L on sugarcane bagasse showed not only an increase in the production of sugars, but also showed the formation of inhibitors compounds such as acetic acid, furfural and phenol compounds affecting the conversion of glucose to ethanol, being the steam explosion less harmful on ethanol yields. A promising future is expected for bagasse as a feedstock to the biofuel production, increasing the supply in Colombian market. There are a greater amount of reducing sugars available caused by suitable pretreatments on turnips and strains of arracacha, as a less amount of inhibitor compounds on this pretreated waste, compared with those formed from the pretreatment applied to sugarcane bagasse with aggressive and effective conditions in order to break the strong bonds of lignin-carbohydrate to get access to fermentable sugars. Therefore a potential fermentation with the amylaceous material, probably lead a less negative effect on ethanol yields.
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