Science and Technology Production
Thesis
Authorship
Date
18/08/2023
Summary
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SIGEVA
El crecimiento demográfico conlleva a la afectación del uso de la tierra y mayor demandadel consumo de energía. Considerando que aún el 80 % de los requerimientos energéticosson satisfechos por combustibles fósiles, contribuyendo a las emisiones de gases de efectoinvernadero, resulta imprescindible el desarrollo de recursos energéticos alternativos. Lasmicroalgas se consideran una fuente promisoria para la producción de biocombustibles dad...
El crecimiento demográfico conlleva a la afectación del uso de la tierra y mayor demandadel consumo de energía. Considerando que aún el 80 % de los requerimientos energéticosson satisfechos por combustibles fósiles, contribuyendo a las emisiones de gases de efectoinvernadero, resulta imprescindible el desarrollo de recursos energéticos alternativos. Lasmicroalgas se consideran una fuente promisoria para la producción de biocombustibles dadasu alta eficiencia fotosintética, rápida tasa de crecimiento y a que pueden ser cultivadas entierras marginales. Adicionalmente, la biomasa puede ser utilizada como materia prima parasuplementos nutricionales para alimentación animal. De acuerdo a las últimas evaluacionestécnico-económicas, el cultivo de microalgas y la producción de “commodities” aún no sonrentables debido a los altos costos asociados a la producción, colecta de la biomasa yconversión en productos específicos. Otros métodos alternativos como el uso de enzimaspodrían contribuir de manera sostenible a la ruptura celular de las microalgas y a la extracciónde biomoléculas de interés. En este sentido, los hongos representan una fuente promisoriade enzimas activas frente a carbohidratos (CAZymas) y otras fracciones de la biomasa algal.En este trabajo de tesis, se llevó a cabo una bioprospección de cepas fúngicas con el fin deidentificar aquellas con capacidad sacarificante de biomasa de microalgas. Por otra parte, seestablecieron las condiciones óptimas para la acumulación de carbohidratos deChlamydomonas reinhardtii CC125 y CW15, Chlorella sorokiniana RP, Scenedesmusobliquus C1S (hasta 50% p/p). Se determinó que algunas cepas fúngicas fueron capaces decrecer a expensas de biomasa de microalgas y sacarificarla mediante enzimas hidrolíticassecretadas. Luego de optimizar las condiciones de inducción y/o excreción de hidrolasas de2 cepas promisorias, la biomasa fue hidrolizada y fermentada, tanto en procesos desacarificación y fermentación llevados a cabo por separado, como en un proceso desacarificación y fermentación simultánea. En ambos casos se registraron eficiencias deconversión de azúcares en alcohol cercanas al 90 %.Se utilizó un preparado de enzimas secretadas por la cepa Trichoderma harzianum IB-78para comparar la hidrólisis y fermentación de biomasa de una cepa salvaje de C. reinhardtiiCC125 y una cepa deficiente en pared celular CW15. La biomasa de ambas microalgas sehidolizó tototalmente y no se observaron diferencias significativas en la eficiencia deviisacarificación y producción de etanol, por lo que la presencia de pared celular no sería unescollo para la sacarificación enzimática y fermentaciónPor otra parte, se demostró que las preparaciones enzimáticas a partir de Aspergillus nigerIB-34 permitieron la sacarificación completa de la biomasa de C. sorokiniana y S. obliquusy a su vez se determinó que la biomasa deslipidificada fue un mejor sustrato para lasacarificación enzimática y posterior conversión en etanol. Estos resultados condujeron aproponer un esquema de aislamiento fraccionado de los componentes principales de labiomasa separando los lípidos como materia prima para biodiesel, las fracciones de hidratosde carbono que fueron sacarificadas y convertidas en bioetanol y las fracciones proteicas. Lafracción proteica, coagulada e insoluble, fue 100 % diferida en condiciones in vitro dedigestión gástrica y entérica. De esta manera, se logró recuperar hasta el 81% de la biomasaen productos útiles como materia prima biocombustibles (biodiesel y bioetanol) y parapiensos y/o suplementos nutricionales.Por último, se escaló la producción de biomasa a escala piloto en reactores de panel plano de80 L y se realizaron ensayos de hidrólisis de biomasa fresca de S. obliquus con 60% desólidos con un 90 % de eficiencia. De esta manera se demostró la factibilidad técnica deescalado para continuar avanzando en la madurez tecnológica de los procesos enzimáticosdescritos en este trabajo de Tesis
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Key Words
bioprospecciónmicroalgasbiorrefineríaenzimashongosbiocombustibles