Obtención de un hidrolizado detoxificado a partir de biomasa lignocelulósica de Panicum maximum para su uso como sustrato en la fermentación alcohólica

摘要

El objetivo de esta investigación fue estudiar el efecto de una alta concentración de sólidos en la etapa de pretratamiento e hidrólisis enzimática empleando como materia prima biomasa lignocelulósica de Panicum maximum. Posteriormente, se evaluaron dos tratamientos de detoxificación de hidrolizados con el objetivo de ser usados como sustrato para la producción de etanol. Como pretratamiento se seleccionó ácido sulfúrico diluido. Las condiciones de pretratamiento evaluadas fueron: concentración de ácido sulfúrico (0.5; 1; 1.5 %p/v) y concentración de sólidos (5; 8.5; 12% p/p) a una temperatura de 130oC por 60 minutos. Posteriormente, se determinó la digestibilidad de la biomasa pretratada con una hidrólisis enzimática usando un complejo de celulasas y β-glucosidasa a una temperatura de 50oC y pH 4.8 durante 48 horas. Se empleó un diseño central compuesto de 10 corridas con dos bloques para el análisis de la etapa de pretratamiento. La mejor condición de pretratamiento con ácido diluido fue: 1.5 %p/v y 12 %p/p con una recuperación de sólidos del 58% y una concentración de azúcares reductores de 16.7 g/L (61% de conversión de celulosa a glucosa) en la prueba de digestibilidad. El estudio de la hidrólisis enzimática, se dividió en dos etapas: determinación de la concentración mínima de enzimas e hidrólisis enzimática con alta concentración de sólidos. En la primera, se realizó un diseño experimental de 11 corridas con el método de superficie de respuesta evaluando diferentes concentraciones de enzima en una hidrólisis enzimática de biomasa pretratada con 5% p/p de sólidos. En la segunda etapa, se manejó la misma concentración inicial de biomasa pretratada, realizando dosificaciones de biomasa y enzimas para alcanzar concentraciones finales de sólidos de 7, 9, 10, 12, 15 y 20 %p/p. La mayor concentración de azúcares reductores fue de 67 g/L con una concentración de sólidos final del 20 %p/p a las 48 horas. Para la detoxificación se empleó el tratamiento de hidróxido de sodio, carbón activado y una combinación de ambos, evaluando la fermentabilidad del hidrolizado detoxificado. El hidrolizado con mejores resultados fue el detoxificado con el tratamiento de hidróxido de sodio alcanzando una concentración de etanol de 19.5 g/L y una productividad de 0.81 g etanol/L/h.