Optimización del proceso de producción de etanol de segunda generación utilizando sacarificación y fermentación simultánea a partir de mezclas de residuos lignocelulósicos

Abstract

Ecuador se encuentra posicionado como primer exportador de cacao fino de aroma, representando más del 62% de la producción mundial de este fruto, lo que propicia una abundante disponibilidad de residuos valorizables de esta planta. La composición lignocelulósica de estos residuos les confiere la capacidad de ser procesados y transformados a bioetanol. En esta investigación, los residuos de cáscaras, tallos y hojas de cacao fueron acondicionadas (secadas y pulverizadas) y sometidas a un proceso de sacarificación y fermentación simultánea para la producción de bioetanol de segunda generación. La biomasa acondicionada fue sometida a un pretratamiento de hidrólisis alcalina (NaOH al 3%) con explosión de vapor a 121ºC por 90 min a 1 atm. La biomasa hidrolizada se sometió a un proceso de hidrólisis enzimática empleando la enzima celulasa de Aspergillus niger de Sigma Aldrich y se utilizó simultáneamente la levadura Safale S-04 para la fermentación de los azúcares a bioetanol. Las muestras tratadas fueron filtradas y centrifugadas y el contenido de alcohol se cuantificó mediante cromatografía gaseosa. Las condiciones de sacarificación y fermentación simultánea fueron optimizadas mediante un diseño factorial multinivel, empleando la metodología de superficie de respuesta. El diseño incluyó nueve corridas base (todas por triplicado), donde se evaluaron tres concentraciones enzimáticas (5, 15 y 25 FPU/g) para los cinco gramos de carga inicial de material sólido seco (MSS) y tres temperaturas (27, 37 y 47°C). La maximiza producción de bioetanol (0,00240 μL/g) se alcanzó con las condiciones óptimas de 23,5 FPU y 31,7 °C. Se realizó una última corrida empleando las condiciones óptimas para una mayor carga de biomasa (20 g), alcanzando una concentración máxima de bioetanol de segunda generación de 0,11 mL/L.