Obtención de bioetanol a escala de laboratorio a partir de residuos de cáscara de piña generados en el Departamento de Santander (2020)
La acumulación de residuos sólidos, generados principalmente por el desarrollo rural y urbano, ofrece una amenaza ambiental, ya que, se incurre en problemas como: presencia de roedores e insectos vectores de enfermedades, malos olores por descomposición de residuos, contaminación de fuentes hídricas y atmosféricas, deterioro del paisaje, entre otros (Narea, 2008). No obstante, los residuos sólidos ofrecen una oportunidad biotecnológica, relacionada con el aprovechamiento del material lignocelulósico que contiene; gracias a ellos, estos pueden ser usados como fuente de carbono en procesos de fermentación con microorganismos y de esta forma obtener productos de valor agregado como el etanol, el cual puede ser usado ampliamente en las industrias como la farmacéutica, cosmética, combustibles y energética, entre otras. (Vargas, 2016) (Cheng & Wang, 2013) Este trabajo se planteó como objetivo el aprovechamiento de los residuos de la cáscara de piña (variedades Oro miel, Perolera y su mezcla 50- 50 % p/p), previo pretratamiento oxidativo y proceso de hidrólisis enzimática, para transformar el material lignocelulósico en azúcares simples fermentables, y a partir de estos, por acción anaeróbica de la levadura S. cerevisiae, producir etanol de segunda generación. Con el fin de establecer las mejores condiciones operacionales para la obtención de la lignina presente en el residuo orgánico a utilizar, se aplicó un diseño 23, a partir del cual se establecieron como mejores condiciones, para la concentración de peróxido de hidrógeno (H2O2), tiempo y la temperatura, para el pretratamiento en el laboratorio de los residuos de piña de las variedades Oro miel y Perolera (7%, 1h y 25°C) y (3%, 1h y 25°C), respectivamente. Tras el proceso de hidrólisis enzimática y obtención de los jarabes glucosados con un rendimiento de degradación de la biomasa (p/p) por acción de la enzima CellicCTec2 del 54%, proceso en el cual la hemicelulosa y celulosa presente se dregrada en monosacáridos que serán fermentados posteriormente. Para el proceso de fermentación, se realizó un diseño estadístico factorial 23, para la producción de etanol mediante fermentación anaerobia con la levadura S. cerevisiae a partir de este diseño se establecieron para las dos variedades de residuos de piña y la mezcla de estos (50:50 p/p), como mejores condiciones de fermentación 30°C, 36 h de reacción, pH 5,5 y agitación constante a 210 rpm. La concentración de etanol obtenida a partir del jarabe fermentado fue de 10,8 gL-1 para la variedad Oro miel, 10,6 gL-1 para la variedad Perolera y 12,3 gL-1 para la mezcla de estas (%50- 50 p/p), partiendo de una concentración de glucosa de 20,2; 22,7 y 26,1 gL-1 respectivamente. Adicionalmente, por medio de Análisis de Ciclo de Vida, se consideraron los impactos ambientales generados en cada una de las etapas del proceso (adecuación del material vegetal, pretratamiento, hidrólisis enzimática y fermentación), con lo cual se observó que el gasto energético en la etapa del proceso de pretratamiento fue el que mayor impacto tuvo.