Optimización de la producción de biobutanol mediante fermentación ABE utilizando bagazo de manzana como sustrato

Abstract

Debido al posible agotamiento de los recursos fósiles y la contaminación que se genera al ser empleados como fuente de energía se ha incrementado el interés en producir combustibles alternativos, como el biobutanol, a partir de fuentes renovables como la biomasa. El bagazo de manzana (BM) corresponde a un residuo lignocelulósico de la industria de zumos y sidra que puede revalorizarse en una biorrefinería multiproducto para generar compuestos nutracéuticos, enzimas y butanol, este último mediante la fermentación acetona-butanol-etanol (ABE) debido a su alta concentración de azúcares aprovechables por bacterias del género Clostridium. Diversos factores ambientales influyen en la cantidad de butanol producida y sólo a ciertas condiciones se logra evitar el indeseable acid crash, caracterizado por un detenimiento total del crecimiento celular y la producción de solventes. El propósito de este estudio es optimizar la concentración de butanol empleando hidrolizado de BM como sustrato, para ello se llevó a cabo un diseño experimental Box-Behnken (DBB) considerando las variables pH (5-7), concentración de CaCO3 (2- 8 g/L) y temperatura (30-40 °C) para los cultivos de C. beijerinckii CECT 508. Mediante regresión lineal se obtuvo un modelo matemático de la fermentación que se representó mediante la metodología de superficie de respuesta (RSM) obteniendo las condiciones óptimas de pH 7, 8 g/L de CaCO3y 30 °C que estimaron 12,06 g/L de butanol. El experimento de verificación a condiciones óptimas alcanzó 11,46 g/L de butanol lo que validó el modelo. Experimentos complementarios demostraron que fuera de la región de estudio no se produjeron incrementos en la variable respuesta lo que comprobó el óptimo obtenido. La concentración de butanol alcanzada fue cercana al límite máximo de inhibición, esto demostró que el BM es un sustrato apropiado para la producción de ABE