Producción de etanol empleando Panicum máximum pretratado: efecto de altas concentraciones de sólidos en la hidrólisis enzimática y fermentación de hidrólizados

• Carlos Castillo-Saldarriaga ^[1] ; Mario Velásquez-Lozano ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
• Localización: Ingeniare: Revista Chilena de Ingeniería, ISSN-e 0718-3305, ISSN 0718-3291, Vol. 27, Nº. 2, 2019, págs. 246-260
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Ethanol production using pretreated biomass of Panicum máximum: effect of high solids loading on enzymatic hydrolysis and fermentation of hydrolyzates
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• Resumen
  • español

    A pesar del incremento de estudios sobre la producción de etanol empleando biomasa lignocelulósica, el proceso aún presenta inconvenientes debido a los costos asociados a las etapas de transformación de la biomasa, como lo es la hidrólisis enzimática. Una de las soluciones para reducir estos costos, consiste en emplear altas concentraciones de sólidos y dosis mínimas de enzimas en función de la biomasa a hidrolizar. Por lo anterior, en el presente estudio se determinó el efecto del empleo de una alta concentración de sólidos sobre el rendimiento de la hidrólisis enzimática junto con las posibles implicaciones en una fermentación teniendo en cuenta la detoxificación de hidrolizados, empleando la biomasa lignocelulósica de Panicum maximum pretratado. Inicialmente se seleccionó la dosis de enzimas más adecuada para hidrolizar la biomasa pretratada con una posterior evaluación de un sistema lote alimentado de biomasa pretratada-enzimas. Para finalizar, se evaluaron dos métodos de detoxificación de hidrolizados, hidróxido de sodio (NaOH) y carbón activado, determinando la reducción de la concentración de azúcares totales (ART) y evaluando el uso potencial del hidrolizado detoxificado como fuente de carbono para una fermentación alcohólica. La dosis recomendada para la hidrólisis enzimática fue de 61,44 BHU/g para el complejo de celulasas y 1,77 CBU/g para (3-glucosidasas con una concentración final de azúcares reductores de 66,79 g/L en 48 h y una concentración de biomasa pretratada de 20%p/p. Además, el hidrolizado detoxificado con NaOH presentó la mayor concentración de etanol y productividad con un valor de 19,43 g/L y 0,81 g/L/h, respectivamente.

  • English

    Despite the increasing number of studies on the production of ethanol using lignocellulosic biomass, the process still has inconveniences due to the high costs associated with the biomass transformation steps, such as enzymatic hydrolysis. One of the solutions to reduce them, consist of using a high solids loading and a minimal enzyme doses in function of the pretreated biomass to hydrolyze. Due to the above, the present study determined the effect of high solids loading on the enzymatic hydrolysis yield and the posible implications on a fermentation considering the detoxification of the hydrolyzates. Pretreated biomass of Panicum maximum was used as a hydrolysis substrate. Initially, the adequate enzyme doses to hydrolyze the pretreated biomass was selected with a subsequence evaluation of a fed-batch system dosing pretreated biomass and enzymes. Finally, two detoxification methods were evaluated, overliming (NaOH) and activated carbon, to determine the effect on the concentration of total sugars (AR) and the potential use of the detoxified hydrolyzate as a carbon source for an alcoholic fermentation. The recommended doses for the enzymatic hydrolysis was 61.44 BHU/g of cellulases complex and 1.77 CBU/g of $-glucosidases with a final total sugars concentration of66.79 g/L after 48 h and a pretreated biomass concentration of 20%w/w. Also, the detoxified hydrolyzate with overliming had the highest ethanol concentration and productivity with a value of 19.43 g/L and 0.81 g/L/h, respectively.