Pretratamiento de maderas de Pinus radiata y Pinus caribaea por hidrólisis con ácido diluido y por deslignificación sulfito alcalino/antraquinona para la producción de bioetanol.

Abstract

La creciente demanda por combustibles fósiles, su alto costo, la escasa disponibilidad a mediano plazo y factores ambientales han incrementado el interés por las investigaciones para desarrollar procesos de producción de bioetanol a partir de materiales lignocelulósicos. En el presente trabajo se evalúo la bioconversión de astillas de madera de Pinus radiata y Pinus caribaea para la producción de etanol celulósico. La utilización de estas dos especies forestales se fundamenta en el hecho de que son especies de interés comercial en zonas de clima templado y tropical, respectivamente, y que en el futuro pueden utilizarse como materia prima para la producción de bioetanol. Astillas de madera de P. radiata fueron sometidas a dos tipos de pretratamientos distintos, uno con ácido sulfúrico diluido y el otro con sulfito alcalino antraquinona (ASA) seguido de refinamiento en disco, en un rango de temperatura entre 120 y 170ºC y en intervalos de tiempo entre 1 a 120 min. La muestra que presentó una mayor cantidad de glucano residual en el material sólido pretratado con ácido diluido fue sometida a una molienda y a un proceso de sacarificación y fermentación simultánea (SSF), al 10% de consistencia y con una carga enzimática de 20 FPU de Celluclast y 40 UI de Novozyme por gramo de material. En el proceso se utilizó Saccharomyces cerevisiae inmovilizada en una membrana de alginato de calcio. La producción de etanol a partir de la fracción sólida del pretratamiento fue de 153 L/ton y de la fracción líquida de 18 L/ton, para una producción total de etanol del proceso de 171 L/ton. La mejor condición de pretratamiento ASA fue obtenida a 170ºC, 45 min de tiempo de reacción, 17,5 g de Na2SO3, 7,5 g de NaOH y una energía de refinamiento de 1705 Wh/kg. La máxima conversión de celulosa a glucano para el pretratamiento ASA en hidrólisis enzimática fue de 71% obtenida para la pulpa de P. radiata. El rendimiento de etanol para procesos de hidrólisis y fermentación por separado (SHF) y SSF fue de aproximadamente 262 L/ton de madera para P. radiata, siendo aún mayor (284 L/ton) cuando se utilizó un sistema multienzimático en donde se adicionó mananasa. Para P. caribaea se obtuvo una producción máxima de etanol de 137 L/ton. En una comparación entre los dos pretratamiento utilizados, el que presenta mejor resultado para la producción de etanol a partir de estas dos especies de maderas blandas es el ASA con refinamiento en disco, mientras que se encontró que el P. caribaea es una madera con poca factibilidad para la producción de etanol por cualquier pretratamiento debido a su alto contenido de extractivos y una menor cantidad de glucanos en comparación con P. radiata.