| dc.description.abstract | Actualmente la producción de biocombustibles está tomando gran importancia como una
manera de combatir la contaminación ambiental. Una de las materias primas que está
alcanzando importancia mundial en la producción de bioetanol es el sorgo dulce, que
representa un material viable por sus mínimos requerimientos y alta resistividad, con un alto
contenido de azúcares (16-23 °Brix). La biomasa lignocelulósica correspondiente al bagazo
de sorgo dulce (BSD) presenta una estructura compleja, compuesta de varias fracciones
(hemicelulosa, celulosa y lignina) que deben ser procesadas por separado para asegurar una
mayor obtención de azúcares fermentables. Primero para remover la hemicelulosa de la
biomasa se llevó a cabo un pretratamiento en autoclave con una solución de H2SO4 al 1.5 %
durante 33 min, una presión de 1.2 Kg/cm2 y una RLS de 5:1, mientras que para la remoción
de la lignina, se aplicó un pretratamiento alcalino empleando H2O2 al 4 % durante 48 h,
temperatura de 25 °C y una RLS de 16:1. Después, para la hidrólisis enzimática se aplicó un
diseño de experimentos Box Behnken siendo las variables independientes: tiempo de
reacción (24, 48 y 72 h), RLS (5:1, 7:1 y 9:1) y carga enzimática (5, 6 y 7 % p/p) y como
variable de respuesta la concentración de glucosa (g/L) cuantificada mediante cromatografía
líquida de alta resolución, la experimentación se realizó en base seca y base húmeda,
realizando un monitoreo de producción de glucosa cada 4 h durante 92 h de reacción. Los
valores óptimos obtenidos a nivel laboratorio en base seca, fueron probados a nivel planta
piloto utilizando 4 Kg de BSD pretratado (celulosa) y adaptando un equipo a escala semi
industrial destinado para este proceso con el objetivo de validar que las condiciones de
trabajo son totalmente reproducibles, la enzima empleada fue la celulasa Cellic CTec3 de
Novozymes. Como aporte adicional se realizó la optimización de la hidrólisis enzimática de
BSD deslignificado aplicando dos enzimas diferentes simultáneamente (Cellic CTec3 y
HTec3), determinando una carga enzimática de 5 % y 3 % p/p respectivamente, un tiempo
de reacción de 48 h y una RLS de 5:1. Los resultados mostraron un 85 % de remoción de
hemicelulosa durante la etapa de hidrólisis ácida, además de generar un prehidrolizado ácido
con 47.173 g/L de xilosa. El pretratamiento alcalino demostró ser un eficiente removedor de
lignina con un 86 % de remoción. Para la etapa enzimática en base seca se obtuvo un
máximo de conversión de glucosa de 125.20 g/L empleando los valores obtenidos mediante
el análisis estadístico en el NCSS 2007: tiempo de 51 h, RLS de 5:1 y carga enzimática de 5
% p/p, resultado superior en un 27.66 % respecto al generado por el modelo matemático
(97.07 g/L de glucosa). Las experimentación a nivel planta piloto alcanzó una conversión de
143.61 g/L de glucosa con un incremento del 14.7 % contra lo obtenido a nivel laboratorio, en
tanto que en la cinética de monitoreo en la producción de glucosa, entre las 52 h y las 92 h
de reacción únicamente existe un aumento del 13 % de glucosa, valor insignificante
comparado con el incremento del 77 % en el tiempo de reacción que esto representa (40 h).
Finalmente se realizó una fermentación con el hidrolizado enzimático obtenido a nivel planta
piloto, empleando la Saccharomyces cerevisiae, obteniendo una producción de 57.7 g/L de
etanol con un inoculo de 3 x 106 células viables y un tiempo de fermentación de 14 h | es |
