Obtencion de bioetanol a partir de tallos de maiz

Abstract

El residuo lignocelulósico tallo o rastrojo de maíz producto de la cosecha de este cereal es una fuente de biomasa accesible y de bajo costo. El objetivo de esta investigación es estudiar la obtención de azúcares reductores y su fermentación a etanol a partir de este residuo agroindustrial. Para ello se sometió el material a un proceso de hidrólisis ácida con ácido sulfúrico diluido para evaluar efectos de la concentración del ácido, carga del sólido y tiempo de contacto sobre la producción de azúcares reductores. Se utilizó el modelo de superficies de respuesta Box Behnken para obtención de las condiciones óptimas de hidrólisis ácida y determinar las posibles interacciones entre las variables concentración del ácido, tiempo y carga del sólido, con tres repeticiones. Además se plantea un modelo cinético para el proceso de hidrólisis basado en dos semi-reacciones de primer orden. Los datos se analizaron con el Statgraphic Centurion XI. El modelo propuesto se ajustó a los resultados del proceso de producción de azúcares reductores. Los resultados fueron estadísticamente significativos para el efecto de la concentración del ácido y la carga del sólido. Además se pudieron fijar parámetros (6% ácido, 30% sólido y 41 min) para obtener una concentración máxima de 124 g/L de azúcares reductores. Posteriormente se evalúan dos métodos de detoxificacion del hidrolizado, overliming y adición de carbón activado, para disminuir la concentración de inhibidores de la fermentación, obteniendo mejores resultados con el carbón activado el cual removió un 45% de HMF, 25% de ácido acético y hasta un 95% de compuestos fenólicos. Finalmente se llevó a cabo la fermentación del hidrolizado detoxificado y se evaluó crecimiento de biomasa, consumo de azúcares reductores y concentración de etanol durante la fermentación a escala de matraz agitado, obteniéndose una concentración máxima de etanol de 24 g/L de, al cabo de 18 horas, con 2.5 g/L de biomasa inicial en el hidrolizado tratado con carbón activado

Abstract: The lignocellulose residue from the Zea maysis a low -cost and accessible source of biomass. The objective of this research is analyze the production of reducing sugars fermentable from this type of bagasse. The hydrolysis process is carried out with the dilute sulfuric acid to evaluate the effect of substrate loading , acid concentration and time measuring the concentration of reducing sugars by the 3, 5 - dinitrosalicylic acid method (DNS method). Use of the surface response model Box Behnken, was fitted to the production process of reducing sugars, the results were statistically significant for the effect of the acid concentration and the substrate load could also be set parameters (6% acid, 30% w / w substrate and 52 min) to obtain a maximum concentration of 124 g / L reducing sugars. Activated detoxification methods are then evaluated to decrease the concentration of inhibitors in the hydrolyzate, obtaining better results with the activated carbon which eliminated 45% HMF, 25% acetic acid and up to 95% phenolic compounds. Carried out the fermentation of the hydrolyzate with all treatments and evaluated the growth of biomass, the consumption of reducing sugars and the concentration of ethanol during fermentation at the scale of shaken flask, obtaining a máximum concentration of ethanol of 20,54 g/L inf 18 hours, with 2.5 g / L of initial biomass in the hydrolyzate treated with activated carbon