Influencia del pretratamiento de residuos forestoindustriales sobre la producción de bioetanol - Kruyeniski, Julia (2018)
El interés global por el uso y la producción de biocombustibles ha crecido significativamente en la última década enfocado en la reducción de gases de efecto invernadero. Existen políticas nacionales e internacionales que contemplan subsidios y exención de impuestos, así como directivas respecto a las mezclas que influyen en la producción de biocombustibles. Una biorrefinería forestal puede procesar residuos lignocelulósicos (aserrín, corteza, trozos de madera) para producir energía, productos químicos y biomateriales, análogamente a las refinerías de petróleo. En la región Noreste de Argentina (NEA) la industria de la madera es muy importante y el aserrín (de pino y eucaliptus) es uno de los principales desechos de su industrialización primaria. Se estima que hay 1,5 millones de toneladas secas al año de residuos que no son debidamente aprovechados. La producción de bioetanol de segunda generación a partir de la celulosa (presente en el residuo lignocelulósico) involucra tres etapas básicas: fraccionamiento o pretratamiento, hidrólisis enzimática y fermentación. La primera etapa tiene como objetivo extraer hemicelulosas y lignina, evitando la formación de subproductos inhibidores para la hidrólisis y/o fermentación y abrir la estructura del material para mejorar la accesibilidad a los componentes restantes (principalmente celulosa) en las posteriores etapas de procesamiento. Las enzimas (empleadas en la hidrólisis) y el substrato (material pretratado) son los principales factores que influyen en la hidrólisis enzimática, directamente relacionada con el pretratamiento al cual es sometido el material.La hipótesis de este trabajo es que la calidad del material fibroso (específicamente, celulosa de diferente calidad y pureza proveniente de aserrines pretratados) tiene influencia sobre su conversión a bioetanol.El objetivo general de este trabajo es encontrar los requisitos de calidad que debe poseer el material lignocelulósico pretratado para maximizar la conversión a bioetanol mediante procesos técnicamente viables y económicamente y ambientalmente sostenibles.Para esto se empleó aserrín de pino sometido a diferentes pretratamientos, como ser: desresinación alcalina, hidrólisis ácida diluida, soda-AQ (antraquinona), soda-AQ-oxígeno, Kraft-AQ, explosión de vapor (EV, con o sin lavado alcalino posterior), soda-etanol, soda, etanol y combinaciones de algunos de los tratamientos mencionados. El aserrín sin pretratar también fue sometido a hidrólisis enzimática. Luego de determinar la digestibilidad de los materiales, se seleccionaron ocho muestras (en base a su composición química y rendimiento de la hidrólisis enzimática) y se evaluó su cristalinidad y porosidad, por medio de rayos X y termoporosimetría, respectivamente.Todos los pretratamientos aplicados aumentaron el rendimiento de la hidrólisis enzimática (digestibilidad) frente a la hidrólisis del aserrín sin pretratamiento. Los pretratamientos realizados para extraer hemicelulosas o extractivos, como hidrólisis ácida diluida, explosión de vapor y desresinación alcalina, no mejoraron significativamente la digestibilidad. El máximo rendimiento alcanzado fue del 25% a las 72 h con EV, demostrando que la extracción de hemicelulosas participa con un rol menor en la digestibilidad.Por el contrario, los tratamientos fuertemente alcalinos que promovieron mayor remoción de lignina, mejoraron la accesibilidad del material a la acción enzimática. En concordancia, se obtuvieron altos valores de cristalinidad de la celulosa (IC alrededor de 75-76%). Los ensayos de termoporosimetría mostraron que los pretratamientos aumentaron el número de poros pero no su diámetro. El orden de porosidades fue: aserrín sin pretratamiento