Valorización del subproducto raquis de palma mediante la producción del biopolímero polihidroxibutirato (PHB)

RESUMEN: Halomonas boliviensis es una bacteria halófila moderada capaz de crecer utilizando varias fuentes de carbono, y así mismo puede acumular polihidroxibutirato (PHB) a partir de sustratos económicos como hidrolizados de biomasa lignocelulósica o no convencionales. La producción de PHB con H. b...

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Autores:: Arcila Echavarría, Diana Catalina

Tipo de recurso:: Doctoral thesis

Fecha de publicación:: 2021

Institución:: Universidad de Antioquia

Repositorio:: Repositorio UdeA

Idioma:: spa

Description
Summary:	RESUMEN: Halomonas boliviensis es una bacteria halófila moderada capaz de crecer utilizando varias fuentes de carbono, y así mismo puede acumular polihidroxibutirato (PHB) a partir de sustratos económicos como hidrolizados de biomasa lignocelulósica o no convencionales. La producción de PHB con H. boliviensis debe llegar a ser competitiva como los procesos a partir de fuentes petroquímicas. Para que este proceso sea económicamente viable, se necesitan altos rendimientos utilizando los medios de cultivo económicos, por lo cual se deben encontrar las condiciones operacionales y nutricionales que favorezcan la producción de PHB, tales como: pH, temperatura, agitación, concentración de la fuente de carbono y de las fuentes de nutrientes claves en el direccionamiento a la acumulación del material de interés, entre ellos nitrógeno, fósforo y azufre. Al utilizar hidrolizado de raquis de palma como sustrato no convencional de bajo costo, H. boliviensis es capaz de utilizar los azúcares glucosa, xilosa y arabinosa presentes en el hidrolizado, prefiriendo a la glucosa para un mayor crecimiento y acumulación de PHB. Al realizar esta evaluación, se logró alcanzar un contenido de PHB del 38,8 % (m/m) del peso seco de la célula (7,8 g/L) consumiendo 6,5 g/L y 1,0 g/L de glucosa y xilosa, respectivamente, después de 72 horas de fermentación a escala matraz, entre 250 mL y 500 mL. Para favorecer la acumulación de PHB, en este estudio se determinó que, de seis condiciones experimentales (tres nutricionales y tres operacionales), los valores de los factores que permitían obtener el máximo de biomasa y de PHB fueron: 31 °C, 7,0 y 1,6 g/L para temperatura, pH y concentración inicial de KH2PO4, respectivamente. La validación de los valores máximos predichos se realizó con un ensayo experimental, obteniendo concentraciones de 9,2 g/L y 6,5 g/L de biomasa y PHB, respectivamente, para observar el porcentaje de desviación con respecto a los valores teóricos de 26 % (m/m) para biomasa y 4 % (m/m) para PHB. Bajo las condiciones nutricionales y operacionales definidas como mejores condiciones para la obtención de PHB, se realizó la validación usando como fuente de carbono hidrolizado de raquis de palma y como fuente de nitrógeno hidrolizado de gluten de trigo, presentándose un consumo de glucosa de 11,1 g/L, una concentración máxima de biomasa de 6,4 g/L y una concentración máxima de PHB de 2,3 g/L, para un porcentaje de acumulación de PHB del 35,7 % (m/m); lo que representa un buen comportamiento para la obtención de PHB con Halomonas boliviensis usando medios de cultivo económicos. Finalmente se escaló la producción de PHB a nivel biorreactor de 3 L utilizando H. boliviensis bajo las condiciones nutricionales y operacionales definidas anteriormente. Se presentó un consumo de glucosa de 13,1 g/L y de xilosa de 2,0 g/L a partir del hidrolizado de raquis de palma, y se obtuvieron concentraciones finales de biomasa y PHB de 10,6 g/L y 4,1 g/L, respectivamente; lo que representa un porcentaje de acumulación del 45,5 % (m/m). Es así como en esta tesis doctoral se determinaron las condiciones operacionales y nutricionales que favorecen el proceso de producción de polihidroxibutirato (PHB) a partir de Halomonas boliviensis utilizando como fuente de carbono hidrolizado de raquis de palma, lo que viabiliza la valorización de este desecho de la industria colombiana de palma de aceite.

Valorización del subproducto raquis de palma mediante la producción del biopolímero polihidroxibutirato (PHB)

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