Este trabajo se enmarca en el desarrollo de procesos biológicos para la producción de bioetanol como combustible alternativo a partir de biomasa lignocelulósica, concretamente de paja de cebada. El estudio se centra en la etapa de pretratamiento de la biomasa y tiene como objetivo estudiar la aplicación de un tratamiento prometedor basado en un proceso termo-mecánico, que puede suponer una alternativa viable a otros pretratamientos convencionales y un avance en lo que se refiere a la integración de las distintas etapas del proceso de producción de etanol. Así, a lo largo de los diferentes capítulos de este trabajo se desarrolla un pretratamiento de extrusión con agentes químicos y biológicos de la paja de cebada, desde las etapas iniciales de puesta punto del equipo y selección de rangos de operación, hasta la máxima integración que supone la introducción de enzimas dentro del extrusor, pasando por la definición, evaluación y optimización de diferentes configuraciones intermedias del proceso. La efectividad del pretratamiento de extrusión en las diferentes estrategias estudiadas se evalúa determinando la producción de azúcares a partir de los sustratos de paja de cebada extrusada, en ensayos de laboratorio de hidrólisis enzimática (HE) con enzimas comerciales. Igualmente, se evalúa el potencial de producción de etanol en estos sustratos mediante ensayos de licuefacción más sacarificación y fermentación simultáneas (LSFS) con el microorganismo Saccharomyces cerevisiae.
En una primera fase de la investigación se definió un proceso de extrusión con NaOH, filtración dentro del extrusor y una etapa posterior de lavado para la neutralización del sustrato pretratado. Los sustratos extrusados producidos en esta configuración presentaban un mayor contenido en carbohidratos y una digestibilidad enzimática mejorada respecto de la paja de cebada sin tratar. En esta configuración se optimizaron las variables de operación, temperatura (T) y relación de NaOH a biomasa de paja de cebada (%p/p, R), siguiendo un diseño de experimentos factorial 23, con el fin de maximizar el rendimiento de hidrólisis enzimática (RHE) en base a la glucosa. Para ello, se llevaron a cabo ensayos de HE con enzimas comerciales (Cellic CTec + Cellic HTec, proporción 9:1 en base al contenido en proteínas, adición de 10 mg prot/g extusado) a 50ºC durante 72h, y se determinó la liberación de glucosa. El máximo rendimiento calculado tomando como base la glucosa potencial fue un 89% del teórico, en las condiciones óptimas de 68ºC de temperatura y una relación R = 6%.
A continuación se sustituyó la etapa de lavado externa por una neutralización con H3PO4 diluido dentro el extrusor, evaluándose el efecto de incluir o no una etapa de filtración dentro del extrusor. Por una parte, se estudiaron los cambios producidos en la composición de la biomasa tras la extrusión en relación a la materia prima. Por otra parte, se estudió el potencial de producción de azúcares y etanol de los extrusados producidos en esta configuración a 68ºC y 8%R, en ensayos de HE y LSFS a distintas cargas de sólidos. Las enzimas utilizadas fueron Cellic CTec2 y Cellic HTec2, mezcladas en una proporción 9:1 en base al contenido en proteínas, y se añadieron 20 mg de proteína de la mezcla por cada gramo de extrusado seco. Los ensayos de HE se realizaron como se describió anteriormente y los de LSFS se llevaron a cabo mediante incubación del extrusado con las enzimas a 50ºC durante 24h, tras las que se realizó la inoculación con S. cerevisiae (1 g/L) y se incubó durante 72h adicionales a 35ºC. En esta configuración con neutralización integrada se alcanzaron RHE de glucano del 63% del teórico y de xilano del 60% del teórico a las 48h, en ensayos con una concentración de sólidos del 20% p/v. En estas mismas condiciones de carga de sólidos, la producción de etanol mediante LSFS dio como resultado una concentración de 25 g/L de etanol.
Esta configuración se ensayó satisfactoriamente en una planta piloto de capacidad máxima 100 kg/h de biomasa, si bien al pasar a una escala mayor se produjeron algunos cambios en el balance de materia del proceso.
En una última etapa de desarrollo del pretratamiento, se propuso una configuración en la que, tras la extrusión alcalina y posterior neutralización, se llevó a cabo en el material extrusado una extrusión con el cóctel de enzimas comerciales Cellic CTec2 suplementado con Cellic HTec 2 (carga de enzimas añadida 40 mg prot/ g extrusado seco). Los materiales producidos (bioextrusados) resultaron tener una fracción soluble incrementada respecto de los extrusados alcalinos neutralizados y presentaron una alta capacidad de producción de azúcares, principalmente en forma de oligómeros. Se estudió la producción de azúcares por incubación de estos sustratos a 50ºC durante 72h y la producción de etanol mediante ensayos de LSFS, a diferentes cargas de sólidos, siendo la mejor opción una carga del 20% p/v de sólidos. En estas condiciones, los mejores resultados fueron 38 g glucosa total y 18 g xilosa total/100 g bioextrusado seco (producción en monómeros y oligómeros) a las 24h de incubación, y 30 g/L de etanol a las 72h tras la inoculación. De cara a futuros estudios queda pendiente el diseño de una mezcla enzimática específica que consiga aumentar el rendimiento de producción de azúcares monoméricos de los bioextrusados, mediante la adición de enzimas accesorias.
Por último, se llevó a cabo la simulación de una planta de producción de bioetanol cuyo planteamiento incluye una etapa de pretratamiento por bioextrusión de paja de cebada, una etapa de producción de azúcares y fermentación de los mismos mediante LSFS, y una etapa de separación y recuperación del bioetanol mediante un tren de destilación y una deshidratación por tamices moleculares. Como alternativa para el uso de las corrientes residuales, éstas se aprovecharon para la producción de energía, bien por combustión (residuo sólido) o por digestión anaerobia (aguas residuales). Se estableció un caso base utilizando los resultados experimentales del trabajo realizado y, con fines comparativos, se contemplaron cuatro escenarios alternativos: i) aumento de la capacidad de la planta, ii) co-fermentación de glucosa y xilosa con Zymomonas mobilis, iii) aumento de la carga de sólidos en la LSFS, y iv) combinación de los dos casos anteriores. En general, los resultados de la simulación del caso base y los distintos escenarios analizados están dentro del rango de otros procesos descritos en la bibliografía, que emplean diferentes pretratamientos, en cuanto al balance de materia (producción de etanol del caso base 199 L/t biomasa). Estos resultados indican que el proceso es potencialmente escalable, si bien el área de energía y consumo de agua deben ser optimizados para poder asegurar su viabilidad.
¿ Bibliografía Aden, A.; Ruth, M.; Ibsen, K.; Jechura, J.; Neeves, K.; Sheehan, J.; Wallace, B.; Slayton, A., y Lukas, J. Lignocellulosic biomass to ethanol process design and economics utilizing co-current dilute-acid prehydrolysis and enzymatic hydrolysis for corn stover. National Renewable Energy Laboratory: Golden (CO, USA). 2002. Technical report No. NREL/TP-510-32438.
Agbor, V. B.; Cicek, N.; Sparling, R.; Berlin, A., y Levin, D. B. Biomass pretreatment: Fundamentals towards application. Biotechnology Advances. 2011, núm. 29, p. 675-85.
Alvira, P.; Tomás-Pejó, E.; Ballesteros, M., y Negro, M.J. Pretreatment technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: A review. Bioresource Technology. Special Issue on Lignocellulosic Bioethanol: Current Status and Perspectives. 2010, núm. 101, p. 4851-4861.
Antongiovanni, M., y Sargentini, C. Variability in chemical composition of straws. Options Méditerranéennes. Série Séminaires. 1991, núm. 16, p. 49-53 Bai, F.W.; Anderson, W.A., y Moo-Young, M. Ethanol fermentation technologies from sugar and starch feedstocks. Biotechnology Advances. 2008, núm. 26, p. 89-105.
Ballesteros, M.; Oliva, J.M.; Negro, M.J.; Manzanares, P., y Ballesteros, I. Ethanol from lignocellulosic materials by a simultaneous saccharification and fermentation process (SFS) with Kluyveromyces marxianus CECT 10875. Process Biochemistry. 2004, núm. 39, vol. 12, p. 1843-1848.
Bezerra, R. M. F., y Dias, A. A. Enzymatic kinetic of cellulose hydrolysis ¿ inhibition by ethanol and cellobiose. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2005, núm. 126, vol. 1, p. 49-59.
Bidlack, J.; Malone, M., y Benson, R. Molecular structure and component integration of secondary cell walls in plants. Proceedings of the Oklahoma Academy of Science. 1992, núm. 72, p. 51-56.
Bibb Swain, R. L. Development and operation of the molecular sieve: an industry standard. En The Alcohol Textbook. Editado por Jacques, K. A.; Lyons, T. P., y Kelsall, D. R. Nottingham: Nottingham University Press. 2003, p. 337-342.
Brett, C. T., y Waldron, C. W. Chapter 2. The molecular component of the wall. En Physiology and Biochemistry of Plant Cell Walls. Segunda edición. London: Chapman & Hall, 1996, p. 4-44.
Brown, R. M. Cellulose structure and biosynthesis: what is in stroe for the 21st century? Journal of Polymer Science. 2004, núm. 42, p. 487-495.
Cardona, C. A., y Sánchez, O. J. Fuel ethanol production: Process design trends and integration opportunities. Bioresource Technology. 2007, núm. 98, p. 2415-2457.
Cardona, E.; Rios, J.; Peña, J., y Rios, L. Effects of the pretreatment method on enzymatic hydrolysis and ethanol fermentability of the cellulosic fraction from elephant grass. Fuel. 2014, núm. 118, p. 41-47.
Chandra, R. P.; Bura, R.; Mabee, W. E.; Berlin, A.; Pan, X., y Saddler, J. N. Substrate pretreatment : the key to effective enzymatic hydrolysis of lignocellulosics. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. 2007, núm. 108, p. 67-93.
Chang, V. S., y Holtzapple, M. T. Fundamental factors affecting enzymatic reactivity. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2000, núm. 84-86, vol. 1-9, p. 5-37.
Chen, W-H.; Xu, Y-Y.; Hwang, W-S., y Wang, J-B. Pretreatment of rice straw using an extrusion/extraction process at bench-scale for producing cellulosic ethanol. Bioresource Technology. 2011, núm. 102, p. 10451-10458.
Choi, C. H., y Oh, K. K. Application of a continuous twin-screw driven process for dilute acid pretreatment of rape straw. Bioresource Technology. 2012, núm. 110, p. 349-354.
Choi, C. H.; Um, B-H., y Oh, K. K. The influence of screw configuration on the pretreatment performance of a continuous twin screw-driven reactor (CTSR). Bioresource Technology. 2013a, núm. 132, p. 49-56.
Choi, C. H.; Kim, J. S., y Oh, K. K. Evaluation the efficacy of extrusion pretreatment via enzymatic digestibility and simultaneous saccharification & fermentation with rapeseed straw. Biomass and Bioenergy. 2013b, núm. 54, p. 211-218.
Comunicación de la Comisión ¿Energía para el Futuro: Fuentes de Energía Renovables¿. Libro Blanco para una Estrategia y un Plan de Acción Comunitarios. (COM(97)0599 - C4-0047/98). 1998. Oficina de Publicaciones Oficiales de las Comunidades Europeas, Luxemburgo.
Coutinho, P. M.; Andersen, M. R.; Kolenova, K.; van Kuyk, P. A.; Benoit, I.; Gruben, B. S.; Trejo-Aguilar, E.; Visser, H.; van Solingen, P.; Pakula, T.; Seiboth, B.; Battaglia, E.; Aguilar-Osorio, G.; de Jong, J. F.; Ohm, R. A.; Aguilar, M.; Henrissat, B.; Nielsen, J.; Stalbrand, H., y de Vries, R. P. Post-genomic insights into plant polysaccharide degradation potential of Aspergillus nidulans and comparison to Aspergillus niger and Aspergillus oryzae. Fungal Genetics and Biology. 2009, núm. 46, supl. 1, p. S161-S169.
Da Silva, A. S.; Teixeira, R. S. S.; Endo, T.; Bon E. P. S., y Lee, S-H. Continuous pretreatment of sugarcane bagasse at high loading in an ionic liquid using a twin-screw extruder. Green Chemistry. 2013, núm. 15, p. 1991-2001.
Dale, B.E.; Weaver, J., y Byers, F.M. Extrusion processing for ammonia fiber explosion (AFEX). Applied Biochemistry and Biotechnology. 1999; núm. 77, vol. 1-3, p. 35-45.
De Vries. Regulation of Aspergillus genes encoding plant cell wall polysaccharide-degrading enzymes; relevance for industrial production. Applied Microbiology and Biotechnology. 2003, núm. 61, p. 10-20.
De Vrije, T.; De Haas, G.G.; Tan, G.B.; Keijsers, E.R.P., y Claassen, P.A.M. Pretreatment of Miscanthus for hydrogen production by Thermotoga elfii. International Journal of Hydrogen Energy. 2002, núm. 27, p. 1381-1390.
Dien, B. S.; Hespell, R. B.; Ingram, L. O., y Bothast, R. J. Conversion of corn milling fibrous co-products into ethanol by recombinant Escherichia coli strains K011 and SL4. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 1997, núm. 13, p. 619-625.
Doherty, W.O.S.; Mousavioun, P., y Fellows, C.M. Value-adding to cellulosic ethanol: Lignin polymers. Industrial Crops and Products. 2011, núm. 33, vol. 2, p. 250-276.
Du, J.; Li, Y.; Zhang, H.;, Zheng, H., y Huang, H. Factors to decrease the cellulose conversion of enzymatic hydrolysis of lignocellulose at high solid concentrations. Cellulose. 2014, núm. 21, vol. 4, p. 2409-2417.
Duque, A.; Manzanares, P.; Ballesteros, I.; Negro, M. J.; Oliva, J. M.; Sáez, F., y Ballesteros, M. Optimization of integrated alkaline-extrusion pretreatment of barley straw for sugar production by enzymatic hydrolysis. Process Biochemistry. 2013, núm. 48, p. 775-781.
Duque, A.; Manzanares, P.; Ballesteros, I.; Negro, M. J.; Oliva, J. M.; González, A., y Ballesteros, M. Sugar production from barley straw biomass pretreated by combined alkali and enzymatic extrusion. Bioresource Technology. 2014a, núm. 158, p. 262-268.
Duque, A.; Manzanares, P.; Ballesteros, I.; Negro, M. J.; Oliva, J. M.; Sáez, F., y Ballesteros, M. Study of process configuration and catalyst concentration in integrated alkaline extrusion of barley straw for bioethanol production. Fuel. 2014b, núm. 134, p. 448-454.
Eckard, A.D.; Muthukumarappan, K., y Gibbons, W. Pretreatment of extruded corn stover with polyethylene glycol to enhance enzymatic hydrolysis: optimization, kinetics and mechanism of action. Bioenergy Resource. 2011, núm. 5, p. 424-438 El-Banna, M. N.; Nassar, M. M. A. A. E-G. ; Mohjamed, M. N.,y Boseely, M. A. E-A. Evaluation of 16 Barley Genotypes under Calcareous Soil Conditions in Egypt. Journal of agricultural Science. 2001, núm. 1, vol. 3, p. 105-121.
Eliasson, A.; Christensson, C.; Wahlbom, C. F., y Hahn-Hägerdal, B. Anaerobic xylose fermentation by recombinant Saccharomyces cerevisiae carrying XYL1, XYL2, and XKS1 in mineral medium chemostat cultures. Applied Environmental Microbiology. 2000, núm. 66, vol. 8, p. 3381-3386.
EurObserv¿ER. Biofuels Barometer, julio 2014. Disponible on-line en: http://www.eurobserv-er.org/ [Consulta: 25-08-2014] European Biofuels Technology Platform- Support for Advanced Biofuels Stakeholders (EBTS-SABS). Advanced biofuels and conversion technologies, 2007-2014. Disponible on-line en: http://www.biofuelstp.eu/fuels-conversion.html [Consulta: 27-08-2014] European Standard Norm 15149. Solid biofuels - Determination of particle size distribution. Brussels: European Committee for Standardization; 2010.
Fan, Z.; South, C.; Lyford, K.; Munsie, J.; Van Walsum, P., y Lynd, L.R. Conversion of paper sludge to ethanol in a semicontinuous solids-fed reactor. Bioprocess and Biosystems Engineering. 2003, núm. 26, vol. 2, p. 93-101.
Galbe, M.; Sassner, P.; Wingren, A., y Zacchi, G. Process engineering economics of bioethanol production. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. 2007, núm. 108, p. 303-327.
Galbe, M., y Zacchi, G. Pretreatment. The key to efficient utilization of lignocellulosic materials. Biomass and Bioenergy. 2012, núm. 46, p. 70-78.
Gírio, F. M.; Fonseca, C.; Carvalheiro, F.; Duarte, L. C.; Marques, S., y Bogel-¿ukasik, R. Hemicelluloses for fuel ethanol: A review. Bioresource Technology, Special Issue on Lignocellulosic Bioethanol: Current Status and Perspectives. 2010, núm 101, vol. 13, p. 4775-4800.
Gourlay, K.; Hu, J.; Arantes, V.; Andberg, M.; Saloheimo, M.; Penttilä, M., y Saddler, J. Swollenin aids in the amorphogenesis step during the enzymatic hydrolysis of pretreated biomass. Bioresource Technology. 2013, núm. 142, p. 498¿503 Govindasamy, S.; Campanella, O.H., y Oates, C.G. Enzymatic hydrolysis of sargo starch in a twin-screw extruder. Journal of Food Engineering. 1997, núm. 32, p. 403-426.
Gregg, D., y Saddler, J.N. A techno-economic assessment of the pretreatment and fractionation steps of a biomass-to-ethanol process. Applied Biochemistry and Biotechnology. 1996, núm. 57-58, vol. 1, p. 711-727.
Han, M.; Kang, K.E.; Kim, Y., y Choi, G.W. High efficiency bioethanol production from barley straw using a continuous pretreatment reactor. Process Biochemistry. 2013, núm. 48, p. 488-495.
Hasunuma, T.; Okazaki, F.; Okai, N.; Hara, K. Y.; Ishii, J., y Kondo A. A review of enzymes and microbes for lignocellulosic biorefinery and the possibility of their application to consolidated bioprocessing technology. Bioresource Technology. 2013, núm. 135, p. 513-522.
Hendriks, A.T.W.M., y Zeeman, G. Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology. 2009, núm. 100, vol. 1, p. 10-18.
Hodge, D.B.; Karim, M.N.; Schell, D.J., y McMillan, J.D. Soluble and insoluble solids contributions to high-solids enzymatic hydrolysis of lignocellulose. Bioresource Technology. 2008, núm. 99, p. 8940-8948.
Horn, S. J.; Vaaje-Kolstad, G.; Westereng, B., y Eijsink, G. H. Novel enzymes for degradation of cellulose. Biotechnology for Biofuels. 2012, núm. 5, p. 45.
Hoyer, K.; Galbe, M., y Zacchi, G. Influence of fiber degradation and concentration of fermentable sugars on simultaneous saccharification and fermentation of high-solids spruce slurry to ethanol. Biotechnology for Biofuels. 2013, núm. 6, p. 145-153.
Humbird, H.; Davis, R.; Tao, L.; Kinchin, C.; Hsu, D.; Aden, A.; Schoen, P.; Lukas, J.; Olthof, B.; Worley, M.; Sexton, D., y Dudgeon, D. Process design and economics for biochemical conversion of lignocellulosic biomass to ethanol. Dilute-acid pretreatment and enzymatic hydrolysis of corn stover. National Renewable Energy Laboratory: Golden (CO, USA). 2011. Technical report No. NREL/TP-5100-47764.
Ingram, L. O.; Gomez, P. F.; Lai, X.; Moniruzzaman, M.; Wood, B. E.; Yomano, L. P., y York, S.W. Metabolic engineering of bacteria for ethanol production. Biotechnology and Bioengineering. 1998, núm. 58, vol. 2-3, p. 204-214.
Jørgensen, H.; Bach Kristensen, J., y Felby, C. Enzymatic conversion of lignocellulose into fermentable sugars: challenges and opportunities. Biofuels, Bioproducts and Biorefineries. 2007a, núm. 1, p. 119-134.
Jørgensen, H.; Vibe-Pedersen, J.; Larsen, J., y Felby, C. Liquefaction of lignocellulose at high-solids concentrations. Biotechnology and Bioengineering. 2007b, núm. 96, vol. 5, p. 862-870.
Kalyon, D. M., y Malik, M. An integrated approach for numerical analysis of coupled flow and heat transfer in co-rotating twin screw extruders. International Polymer Processing. 2007, núm. 22, vol. 3, p. 293-302.
Kang, K.E.; Han, M.; Moon, S. K.; Kang, H. W.; Kim, Y.; Cha, Y. L. et al. Optimization of alkali-extrusion pretreatment with twin-screw for bioethanol production from Miscanthus. Fuel. 2013, núm. 109, p. 520-526.
Karhumaa, K.; Hahn-Hägerdal, B., y Gorwa-Grauslund, M.F. Investigation of limiting metabolic steps in the utilization of xylose by recombinant Saccharomyces cerevisiae using metabolic engineering. Yeast. 2005, núm. 22, vol. 5, p. 359-368.
Karki, B.; Maurer, D., y Jung, S. Efficiency of pretreatments for optimal enzymatic saccharification of soybean fiber. Bioresource Technology. 2011, núm. 102, vol. 11, p. 6522-6528.
Karunanithy, C., y Muthukumarappan, K. Effect of extruder parameters and moisture content of switchgrass, prairie cord grass on sugar recovery from enzymatic hydrolysis. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2010a, núm. 162, p. 1785-1803.
Karunanithy, C., y Muthukumarappan, K. Influence of extruder temperature and screw speed on pretreatment of corn stover while varying enzymes and their ratios. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2010b, núm. 162, p. 264-279.
Karunanithy, C., y Muthukumarappan, K. Optimization of switchgrass and extruder parameters for enzymatic hydrolysis using response surface methodology. Industrial Crop Production. 2011a, núm. 33, p. 188-199.
Karunanithy, C., y Muthukumarappan, K. Optimization of alkali soaking and extrusion pretreatment of prairie cord grass for maximum sugar recovery by enzymatic hydrolysis. Biochemical Engineering Journal. 2011b, núm. 54, p. 71-82.
Karunanithy, C., y Muthukumarappan, K. Optimization of alkali, switchgrass and extruder parameters for maximum sugar recovery. Chemical Engineering and Technology. 2011c, núm. 9, p. 1413-1426.
Karunanithy, C., y Muthukumarappan, K. Optimization of alkali, big bluestern particle size, and extruder parameters for maximum enzymatic sugar recovery using response surface methodology. BioResources. 2011d, núm. 6, vol.1, p. 762-790.
Karunanithy, C., y Muthukumarappan, K. Influence of extruder and feedstocks variables on torque requirements during pretreatment of different types of biomass ¿ A response surface analysis. Biosystems Engineering. 2011e, núm. 109, p. 37-51.
Karunanithy, C., Muthukumarappan, K. y Gibbons, W.R. Extrusion pretreatment of pine wood chips. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2012, núm. 167, p. 81-99.
Karunanithy, C., y Muthukumarappan, K. Thermo-mechanical pretreatment of feedstocks. En Green Biomass Pretreatment for Biofuels Production SE - 2. Editado por G. Tingyue. Países Bajos: Springer DA, 2013, p. 31-65.
Karuppuchamy, V., y Muthukumarappan, K. Extrusion pretreatment and enzymatic hydrolysis of soybean hulls. ASABE: St. Joseph (MI, USA) 2009. ASABE Paper No. BIO-097989.
Kim, T. H.; Choi, C. H., y Oh, K. K. Bioconversion of sawdust into ethanol using diluted sulfuric acid- assisted continuous twin screw-driven reactor pretreatment and fed-batch simultaneous saccharification and fermentation. Bioresource Technology. 2013, núm. 130, p. 306-313.
Kim T.H.; Taylor F., y Hicks K.B. Bioethanol production from barley hull using SAA (soaking in aqueous ammonia) pretreatment. Bioresource Technology. 2008, núm. 99, p. 5694-5702.
Kötter, P.; Amore, R.; Hollenberg, C. P., y Ciriacy, M. Isolation and characterization of the Pichia stipitis xylitol dehydrogenase gene, XYL2, and construction of a xylose-utilizing Saccharomyces cerevisiae transformant. Current Genetics. 1990, núm. 18, vol. 6, p. 493-500.
Kötter, P., y Ciriacy, M. Xylose fermentation by Saccharomyces cerevisiae. Applied Microbiology and Biotechnology. 1993, núm. 38, vol. 6, p. 776-783.
Kretschmer, B.; Allen, B., y Hart, K. Mobilising Cereal Straw in the EU to Feed Advanced Biofuel Production. Report produced for Novozymes. Londres: IEEP, 2012.
Kuyper, M.; Hartog, M. M. P.; Toirkens, M. J.; Almering, M. J. H.; Winkler, A.A.; van Dijken, J. P., y Pronk, J. T. Metabolic engineering of a xylose-isomerase-expressing Saccharomyces cerevisiae strain for rapid anaerobic xylose fermentation. FEMS Yeast Research. 2005, núm. 5, vol. 45, p. 399-409.
Lamsal, B.; Yoo, J.; Brijwani, K., y Alavi, S. Extrusion as a thermo-mechanical pre-treatment for lignocellulosic ethanol. Biomass and Bioenergy. 2010, núm. 34, vol. 12, p. 1703-1710.
Lee S.H.; Teramoto, Y., y Endo, T. Enzymatic saccharification of woody biomass micro/nanofibrillated by continuous extrusion process I ¿ Effect of additives with cellulose affinity. Bioresource Technology. 2009, núm. 100, p. 275-279.
Lee, S.H.; Inoue, S., Teramoto, Y., y Endo, T. Enzymatic saccharification of woody biomass micro/nanofibrillated by continuous extrusion process II: Effect of hot-compressed water treatment. Bioresource Technology. 2010, núm. 101, p. 9645-9649.
Limayem, A., y Ricke, S. C. Lignocellulosic biomass for bioethanol production: Current perspectives, potential issues and future prospects. Progress in Energy and Combustion Science. 2012, vol. 38, p. 449-467.
Linko, P.; Hakulin, S., y Linko, Y.Y. Extrusion cooking of barley starch for the production of glucose syrup and ethanol. Journal of Cereal Science. 1983, núm. 1, p. 275-284.
Liu, C-F., y Sun, R-C. Chapter 5. Cellulose. En Cereal Straw as a Resource for Sustainable Biomaterials and Biofuels: Chemistry, Extractives, Lignins, Hemicelluloses and Cellulose . Editado por R-C. Sun. Amsterdam: Elsevier Science & Technology Books, 2010, p. 131-167.
Liu, C.; Van der Heide, E.; Wang, H.; li, B., Yu, G., y Mu, X. Alkaline twin-screw extrusion pretreatment for fermentable sugar production. Biotechnology for Biofuels. 2013, núm. 6, p. 97.
Lu, F., y Ralph, J. Chapter 6. Lignin. En Cereal Straw as a Resource for Sustainable Biomaterials and Biofuels: Chemistry, Extractives, Lignins, Hemicelluloses and Cellulose. Editado por R-C. Sun. Amsterdam: Elsevier Science & Technology Books, 2010, p. 169-207.
Lu, Y. ; Wang, Y. ; Xu, G. ; Chu, J. ; Zhuang, Y., y Zhang, S. Influence of high solid concentration on enzymatic hydrolysis and fermentation of steam-exploded corn stover biomass. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2010, núm. 160, p. 360-369.
Lynd, L. R.; Elander, R. T., y Wyman, C. E. Likely features and costs of mature biomass ethanol technology. Applied Biochemistry and Biotechnology. 1996, núm. 57-58, p. 741-761.
Lynd, L. R.; van Zyl, W. H.; McBride, J. E., y Laser, M. Consolidated bioprocessing of cellulosic biomass: an update. Current Opinion in Biotechnology. 2005, núm. 16, p. 577-583.
Madson, P. W. Ethanol distillation: the fundamentals. En The Alcohol Textbook. Editado por Jacques, K. A.; Lyons, T. P., y Kelsall, D. R. Nottingham: Nottingham University Press. 2003, p. 319-336.
Manzanares, P. Integrated hydrolysis, fermentation and co-fermentation of lignocellulosic biomass. En Bioalcohol production: Biochemical conversion of lignocellulosic biomass. Editado por Waldron, K. Woodhead publishing series in energy. 2010, núm. 3, p. 205-223.
Martínez, V. H.; Alonso, P. A.; López, J.; Salado, M., y Rocha, J.A. Simulación de procesos en Ingeniería Química. Primera Edición ed. México: 2000. ISBN 9688567558.
Matsakas, L., y Christakopoulos, P. Optimization of ethanol production from high dry matter liquefied dry sweet sorghum stalks. Biomass and Bioenergy. 2013, núm. 51, p. 91-98.
McAloon, A.; Taylor, F.; Yee, W, Ibsen, K., y Wooley. Determining the cost of producing ethanol from corn starch and lignocellulosic feedstocks. National Renewable Energy Laboratory: Golden (CO, USA). 2000. Technical report No. NREL/TP-580-28893.
McCann, M.C., y Roberts, K. Architecture of the primary cell wall. En The Cytoskeletal Basis of Plant Growth and Form. Editado por C.W. Lloyd. New York: Academic, 1991, p. 109-129.
McIntosh, S., y Vancov, T. Enhanced enzyme saccharification of Sorghum bicolor straw using dilute alkali pretreatment. Bioresource Technology. 2010, núm. 101, vol. 17, p. 6718-6727.
Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (MAGRAMA). Avances de superficies y cultivos: diciembre 2012. Madrid: Secretaría General Técnica MAGRAMA, 2012. (Publicaciones de la Administración General del Estado) [Consulta: 20-05-2013] Disponible on-line en: http://www.magrama.gob.es/es/estadistica/temas/estadisticas-agrarias/agricultura/avances-superficies-producciones-agricolas/ Mittal, A.; Katahira, R.; Himmel, M. E., y Johnson, D. K. Effects of alkaline or liquid-ammonia treatment on crystalline cellulose: changes on crystalline structure and effects on enzymatic digestibility. Biotechnology for Biofuels. 2011, núm. 4, p. 41 Modenbach, A.A., y Nokes, S.E. The use of high-solids loadings in biomass pretreatment ¿ A review. Biotechnology and Bioengineering. 2012, núm. 109, p. 1430-1442.
Mosier, N.; Wyman, C.; Dale, B.; Elander, R., Lee, Y.Y.; Holtzapple, M., y Ladisch, M. Features of promising technologies for pre-treatment of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology. 2005, núm. 96, p. 673-686.
Mueller-Harvey, I., y Hartley, R. D. Linkage of p-coumaroyl and feruloyl groups to cell wall polysaccharides of barley straw. Carbohydrate Research. 1986, núm. 148, p. 71-85.
Mussatto, S. I.; Dragone, G.; Guimarães, P. M. R.; Silva, J. P. A.; Carneiro, L.M.; Roberto, I. C., y Vicente et al. Technological trends, global markets, and challenges of bio-ethanol production. Biotechnology advances. 2010, núm. 28, vol. 6, p. 817-830.
Narasimhalu, P.; Kong, D., y Choo, T. M. Straw yields and nutrients of seventy-five Canadian barley cultivars. Canadian Journal of Animal Science. 1998, núm. 78, vol. 1, p. 127-134.
NREL. Chemical Analysis and Testing Laboratory Analytical Procedures. National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO. 2007.
Olofsson, K.; Bertilsson, M., y Lidén, G. A short review on SSF ¿ an interesting process option for ethanol production from lignocellulosic feedstocks. Biotechnology for Biofuels. 2008a, núm. 1, p. 7.
Olofsson, K.; Rudolf, A., y Lidén, G. Designing simultaneous saccharification and fermentation for improved xylose conversion by a recombinant strain of Saccharomyces cerevisiae. Journal of Biotechnology. 2008b, núm. 134, p. 112-120.
Pallapolu, V.R.; Lee, Y.Y.; Garlock, R.J.; Balan, V.; Dale, B.E.; Kim, Y.; Mosier, N.S.; Ladisch, M.R.; Falls, M.; Holtzapple, M.T.; Sierra-Ramírez, R.; Shi, J.; Ebirk, M.A.; Redmond, T.; Yang, B.; Wyman, C.E.; Donohoe, B.S.; Vinzant, T.B.; Elander, R.T.; Hames, B.; Thomas, S., y Warner, J. Effects of enzyme loading and ß-glucosidase supplementation on enzymatic hydrolysis of switchgrass processed by leading pretreatment technologies. Bioresource Technology. 2011, núm. 102, p. 11115-11120.
Park, Y. C., y Kim, J. S. Comparison of various alkaline pretreatment methods of lignocellulosic biomass. Energy. 2012, núm. 47, p. 31-35.
Pedersen, M.; Viksø-Nielsen, A., y Meyer, A. S. Monosaccharide yields and lignin removal from wheat straw in response to catalyst type and pH during mild thermal pretreatment. Process Biochemistry. 2010, núm. 45, vol. 7, p. 1181-1186.
ProSim. ProSimPlus application example: Bioethanol production plant. 2009. [Consulta: 09/01/2015] Disponible on-line en: http://www.prosim.net/fr/ressources-prosimplus_25-30.php Qing, Q., y Wyman, C.E. Hydrolysis of different chain length xylooliogmers by cellulase and hemicellulose. Bioresource Technology. 2011, núm. 102, p. 1359-1366.
Qing, Q.; Yang, B., y Wyman, C.E. Xylooligomers are strong inhibitors of cellulose hydrolysis by enzymes. Bioresource Technology. 2010, núm. 101, p. 9624-9630.
Quintero, J. A.; Montoya, M. I.; Sánchez, O. J., y Cardona C. A. Evaluación de la deshidratación de alcohol carburante mediante simulación de procesos. Facultad de Ciencias Agropecuarias. 2007, núm. 5, p. 72-83.
Quinlan, R. J.; Teter, S., y Xu, F. Chapter 7. Development of cellulases to improve enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass. En Bioalcohol production: Biochemical conversion of lignocellulosic biomass. Editado por Waldron, K. Woodhead publishing series in energy. 2010, núm. 3, p. 178-201.
Quintero, J.A., y Cardona, C.A. Process simulation of fuel etanol production from lignocellulosics using Aspen Plus. Industrial and Engineering Chemistry Research. 2011, núm. 50, p. 6205-6212.
Quintero, J.A.; Moncada, J., y Cardona, C.A. Techno-economic analysis of bioethanol production from lignocellulosic residues in Colombia: A process simulation approach. Bioresource Technology. 2013, núm. 137, p. 300-304.
Quiroz-Castañeda, R. E., y Folch-Mallol, J. L. Proteínas que remodelan y degradan la pared celular vegetal: perspectivas actuales. Biotecnologia Aplicada . 2011, núm. 28, p. 194.
Ren, J-L., y Sun, R-C. Chapter 4. Hemicelluloses. En Cereal Straw as a Resource for Sustainable Biomaterials and Biofuels: Chemistry, Extractives, Lignins, Hemicelluloses and Cellulose . Editado por R-C. Sun. Amsterdam: Elsevier Science & Technology Books, 2010, p. 73-130.
Ritter, S. K. Lignocellulose: a complex biomaterial. Plant Biochemistry. 2008, núm. 86, p. 15.
Robelius, Fredrik. Giant Oil Fields - The Highway to Oil: Giant Oil Fields and their Importance for Future Oil Production. Tesis doctoral. Uppsala University, Department of Nuclear and Particle Physics. Uppsala, 2007 Salisbury, F.B., y Ross, C.W. Plant physiology and plant cells. En Plant Physiology. Belmont, CA: Wadsworth Inc., 1992, p. 3-26.
Sánchez, O. J., y Cardona, C. A. Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks. Bioresource Technology. 2008, núm. 99, p. 5270-5295.
Sánchez, O. J., y Cardona, C. A. Producción de alcohol carburante: Una alternativa para el desarrollo agroindustrial. Editado por la Gobernación de Caldas, Secretaría de Educación, Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo, PNUD y la Universidad Nacional de Colombia. Manizales (Colombia).
Sánchez, O.J., y Cardona, C.A. Conceptual design of cost-effective and environmentally friendly configurations for fuel ethanol production from sugarcane by knowledge-based process synthesis. Bioresource Technology. 2012, núm. 104, p. 305-314.
Sathitsuksanoh, N.; George, A., y Zhang, Y. H. P. New lignocellulose pretreatments using cellulose solvents: A review. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2013, núm. 88, p. 169-80.
Scheller, H. V., y Ulvskov, P. Hemicelluloses. Annual Review of Plant Biology. 2010, núm. 61, p. 263-289.
Scott, C. T.; Samaniuk, J. R., y Klingenberg, D. J. Rheology and extrusion of high-solids biomass. Tappi Journal. 2011, mayo, p. 47-53.
Senturk-Ozer, S.; Gevgilili, H., y Kalyon, D. M. Biomass pretreatment strategies via control of rheological behavior of biomass suspensions and reactive twin screw extrusion processing. Bioresource Technology. 2011, núm. 102, vol. 19, p. 9068-9075.
Singh, P.; Suman, A.; Tiwari, P.; Arya, N.; Gaur, A., y Shrivastava, A.K. Biological pretreatment of sugarcane trash for its conversion to fermentable sugars. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2008, núm. 24, vol. 5, p. 667-673.
Sluiter, J.B.; Ruiz, R.O.; Scarlata, C.J.; Sluiter, A.D., y Templeton, D.W. Compositional Analysis of Lignocellulosic Feedstocks. 1. Review and Description of Methods. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2010, núm. 58, vol. 16, p. 9043¿9053.
Sommer, S.G.; Christensen, M.L.; Schimdt, T., y Jensen, L. S. (editors). Animal Manure Recycling: Treatment and Management. United Kingdom: John Wiley & Sons, 2013. ISBN 9781118488539.
Sun, R. C., y Sun, X. F. Separation and characterization of lipophilic extracts from barley straw. Separation Science and Technology. 2001a, núm. 36, p. 3027-3048.
Taherzadeh, M. J., y Karimi, K. Fermentation inhibitors in ethanol processes and different strategies to reduce their effects. En Biofuels: Alternative feedstocks and conversion processes. Editado por Pandey, A.; Larroche, C.; Ricke, S. C.; Dussap, C-G., y Gnansounou, E. Burlington: Academic Press. 2011, p. 287-311.
Tomás-Pejó, E.; Alvira, P.; Ballesteros, M., y Negro, M.J. Pretreatment Technologies for Lignocellulose-to-Bioethanol Conversion Biofuels. En Biofuels. Alternative Feedstocks and Conversion Processes. Editado por A. Pandey, C. Larroche, S. C. Ricke, C-G. Dussap y E. Gnansounou. Países Bajos: Academic Press, 2011, p. 149-176.
Um, B.H.; Choi, C.H.; Oh, K.K. Chemicals effect on the enzymatic digestibility of rape straw over the thermo-mechanical pretreatment using a continuous twin screw-driven reactor (CTSR). Bioresource Technology. 2013, núm. 130, p. 38-44.
Unión Europea. Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo del 23 de abril de 2009 relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables y por la que se modifican y se derogan las Directivas 2001/77/CE y 2003/30/CE. Diario Oficial de la Unión Europea, 5 de junio de 2009, núm. 140, p. 16-62.
Unión Europea. Energy, transport and environment indicators. Pocketbooks. Luxemburgo: Publications Office of the European Union, 2012, ISSN 1725-4566. Disponible en línea en: http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/release_calendars/publications Vandenbossche, V.; Brault, J.; Vilarem, G.; Hernández-Meléndez, O.; Vivaldo-Lima, E.; Hernández-Luna, M., Barzana, E.; Duque, A.; Manzanares, P.; Ballesteros, M.; Mata, J.; Castellón, E., y Rigal, L. A new lignocellulosic biomass deconstruction process combining thermo-mechano chemical action and bio-catalytic enzymatic hydrolysis in a twin-screw extruder. Industrial Crops and Products. 2014, núm. 55, p. 258-266.
Van den Brink, J., y de Vries, R. P. Fungal enzyme sets for plant polysaccharide degradation. Applied Microbiology and Biotechnology. 2011, núm. 91, p. 1477-1492.
Van Soest, P.J., y Wine, R.H. Use of detergents in the analysis of fibrous feeds. IV. Determination of plant cell wall constituents. Journal of AOAC International. 1967, núm. 50, p. 50-55.
Walfridsson, M.; Anderlund, M.; Bao, X., y Hahn-Hägerdal, B. Expression of different levels of enzymes from the Pichia stipitis XYL1 and XYL2 genes in Saccharomyces cerevisiae and its effects on product formation during xylose utilisation. Applied Microbiology and Biotechnology. 1997, núm. 48, vol. 2, p. 218-224.
Wan, C., Zhou, Y., y Li, Y. Liquid hot water and alkaline pretreatment of soybean straw for improving cellulose digestibility. Bioresource Technology. 2011, núm. 102, p. 6254-6259.
Wang, W.; Kang, L.; Wei, H.; Arora, R., y Lee, Y.Y. Study on the decreased sugar yield in enzymatic hydrolysis of cellulosic substrate at high solid loading. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2011, núm. 164, p. 1139-1149.
Wooley, R., y Putsche, V. Development of an ASPEN PLUS physical property database for biofuels components. National Renewable Energy Laboratory: Golden (CO, USA). 1996. Technical report No. NREL/TP-425-20865.
Wooley, R.; Ruth, M.; Seehan, J.; Ibsen, K.; Majdeski, H., Galvez, A. Lignocellulosic biomass to ethanol process design and economics utilizing co-current acid prehydrolysis and acid hydrolysis current and futuristic scenarios. National Renewable Energy Laboratory: Golden (CO, USA). 1999. Technical report No. NREL/TP-580-26157.
Wyman, C.E. (editor). Handbook on bioethanol: production and utilization. Washington DC: Taylor & Francis, 1996. Applied Energy Technology Series.
Yoo, Juhyun. Technical and economical assessment of thermo-mechanical extrusion pretrereatment for cellulosic ethanol production. Tesis doctoral. Universidad del Estado de Kansas, Departamento de Ciencias e Industria del Grano del Colegio de Agricultura. Manhattan, Kansas, 2011.
Yan, B., y Wyman, C. E. Biotechnology for cellulosic ethanol. APBN. 2007, núm. 11, vol. 9, p. 555-563.
Yoo, J.; Alavi, S.; VadlaniI, P., y Amanor-Boadu V. Thermo-mechanical extrusion pretreatment for conversion of soybean hulls to fermentable sugars. Bioresource Technology. 2011, núm. 102, p. 7583-7590.
Yoo, J.; Alavi, S.; Vadlani, P., y Behnke, K. C. Soybean hulls pretreated using thermo-mechanical extrusion ¿ Hydrolysis efficiency, fermentation inhibitors, and ethanol yield. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2012, núm. 166, p. 576-589.
Zhang, S.; Xu, Y., y Hanna, M. A. Pretreatment of corn stover with twin-screw extrusion followed by enzymatic saccharification. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2012a, núm. 166, p. 458-469.
Zhang, S.; KeshwaniI, D.R.; Xu, Y., y Hanna, M.A. Alkali combined extrusion pretreatment of corn stover to enhance enzyme saccharification. Industrial Crops and Products. 2012b, núm. 37, vol. 1, p. 352-357.
Zhao, X.; Zhang, L., y Liu, D. Biomass recalcitrance. Part II: Fundamentals of different pre-treatments to increase the enzymatic digestibility of lignocellulose. Biofuel, Bioproducts and Bioresources. 2012, núm. 6, p. 561-579.
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