Valorización de biomasa lignocelulósica en ácidos grasos de cadena media mediante fermentación anaerobia en cultivo mixto.
Autoría
A.R.G.
Máster Universitario en Ingeniería Ambiental (3ª ed)
A.R.G.
Máster Universitario en Ingeniería Ambiental (3ª ed)
Fecha de la defensa
20.02.2025 11:00
20.02.2025 11:00
Resumen
La creciente preocupación por el medio ambiente y el agotamiento de recursos fósiles ha aumentado el interés en la búsqueda de procesos que sean capaces de reemplazar la utilización de recursos no renovables y reducir la huella de carbono. La economía circular se presenta como clave para reducir la cantidad de residuos generados y producir compuestos de alto valor añadido, y los residuos orgánicos son una materia prima clave en este propósito. En este contexto, la biomasa lignocelulósica se encuentra en una situación de preponderancia respecto a otras materias primas debido a su enorme abundancia. La biomasa lignocelulósica procede generalmente de residuos agrícolas y forestales y está compuesta por celulosa, hemicelulosa y lignina, siendo el contenido de cada una de las fracciones muy variable según el origen de ésta. El contenido de estas fracciones determina las propiedades de la biomasa lignocelulósica, así como sus posibles aplicaciones. La hemicelulosa es la fracción más biodegradable, seguida por la celulosa y la lignina, cuya presencia dificulta la mayoría de las aplicaciones. La más establecida en la actualidad es la digestión anaerobia, pero el biogás es un producto de menor valor añadido que los AGV o los AGCM, muy requeridos en industrias como la farmacéutica o la cosmética. El proceso para obtener AGV es la fermentación anaerobia, proceso que sigue los pasos de la digestión anaerobia evitando la acetogénesis y la metanogénesis para obtener AGV. A partir de los mismos, y mediante un proceso de elongación de cadena y la presencia de dadores electrónicos, se obtienen los AGCM, principalmente ácido caproico. El objetivo general de este TFM es obtener ahondar en el conocimiento de la valorización de la biomasa lignocelulósica para obtener AGCM. Para ello, se evalúa la producción de ácido caproico a partir de una mezcla sintética de celulosa y xilano y a partir de rastrojo de maíz. Para alcanzar este objetivo, se utiliza un SBR fed-batch que es operado con ciclos de 2 y 3,5 días y dos cargas por ciclo. Los resultados de este TFM muestran que el un reactor secuencial con dos cargas de sustrato es adecuado para la formación de AGCM. La no adición de BES y el control del TRS mediante purgas del reactor de cofermentación resultaron en una mayor producción de ácido caproico que en condiciones contrarias. En los experimentos realizados con residuo de maíz se ha observado una conversión limitada del sustrato a causa de una baja hidrólisis y han mostrado como la presencia de AGV limitan la aparición de moho en el reactor. De cara a la posible continuación de este trabajo, se considera que sería interesante la realización de experimentación con sustrato sintético en los que estudiar otros parámetros como la VCO o la relación entre las cargas de sustrato. En cuanto a la experimentación de residuo real de rastrojo de maíz, sería interesante la realización de algún pretratramiento que pudiera mejorar la conversión del sustrato.
La creciente preocupación por el medio ambiente y el agotamiento de recursos fósiles ha aumentado el interés en la búsqueda de procesos que sean capaces de reemplazar la utilización de recursos no renovables y reducir la huella de carbono. La economía circular se presenta como clave para reducir la cantidad de residuos generados y producir compuestos de alto valor añadido, y los residuos orgánicos son una materia prima clave en este propósito. En este contexto, la biomasa lignocelulósica se encuentra en una situación de preponderancia respecto a otras materias primas debido a su enorme abundancia. La biomasa lignocelulósica procede generalmente de residuos agrícolas y forestales y está compuesta por celulosa, hemicelulosa y lignina, siendo el contenido de cada una de las fracciones muy variable según el origen de ésta. El contenido de estas fracciones determina las propiedades de la biomasa lignocelulósica, así como sus posibles aplicaciones. La hemicelulosa es la fracción más biodegradable, seguida por la celulosa y la lignina, cuya presencia dificulta la mayoría de las aplicaciones. La más establecida en la actualidad es la digestión anaerobia, pero el biogás es un producto de menor valor añadido que los AGV o los AGCM, muy requeridos en industrias como la farmacéutica o la cosmética. El proceso para obtener AGV es la fermentación anaerobia, proceso que sigue los pasos de la digestión anaerobia evitando la acetogénesis y la metanogénesis para obtener AGV. A partir de los mismos, y mediante un proceso de elongación de cadena y la presencia de dadores electrónicos, se obtienen los AGCM, principalmente ácido caproico. El objetivo general de este TFM es obtener ahondar en el conocimiento de la valorización de la biomasa lignocelulósica para obtener AGCM. Para ello, se evalúa la producción de ácido caproico a partir de una mezcla sintética de celulosa y xilano y a partir de rastrojo de maíz. Para alcanzar este objetivo, se utiliza un SBR fed-batch que es operado con ciclos de 2 y 3,5 días y dos cargas por ciclo. Los resultados de este TFM muestran que el un reactor secuencial con dos cargas de sustrato es adecuado para la formación de AGCM. La no adición de BES y el control del TRS mediante purgas del reactor de cofermentación resultaron en una mayor producción de ácido caproico que en condiciones contrarias. En los experimentos realizados con residuo de maíz se ha observado una conversión limitada del sustrato a causa de una baja hidrólisis y han mostrado como la presencia de AGV limitan la aparición de moho en el reactor. De cara a la posible continuación de este trabajo, se considera que sería interesante la realización de experimentación con sustrato sintético en los que estudiar otros parámetros como la VCO o la relación entre las cargas de sustrato. En cuanto a la experimentación de residuo real de rastrojo de maíz, sería interesante la realización de algún pretratramiento que pudiera mejorar la conversión del sustrato.
Dirección
CARBALLA ARCOS, MARTA (Tutoría)
Iglesias Riobó, Juan Cotutoría
CARBALLA ARCOS, MARTA (Tutoría)
Iglesias Riobó, Juan Cotutoría
Tribunal
Rojo Alboreca, Alberto (Presidente/a)
GONZALEZ GARCIA, SARA (Secretario/a)
FERNANDEZ ESCRIBANO, JOSE ANGEL (Vocal)
Rojo Alboreca, Alberto (Presidente/a)
GONZALEZ GARCIA, SARA (Secretario/a)
FERNANDEZ ESCRIBANO, JOSE ANGEL (Vocal)