Obtención de poli(hidroxialcanoato)s empleando vinazas como sustrato - Trapé, Daiana Vanina (2023)
Los biopolímeros se presentan como una opción promisoria a los polímeros sintéticos convencionales, ya que son biodegradables y se obtienen de fuentes renovables. Entre ellos, los poli(hidroxialcanoato)s (PHAs) son biopoliésteres especialmente atractivos por su similitud en propiedades finales con algunos de los polímeros sintéticos, pero con la ventaja adicional de ser biodegradables. Sin embargo, el costo de producción de los PHAs es alto debido, principalmente, al costo de la fuente de carbono. Por lo que buscar materias primas más económicas es crucial para reducir los costos asociados a la producción de estos biopoliésteres. El objetivo de esta tesis fue estudiar la producción de PHAs utilizando vinaza (residuo de la industria del bioetanol) como sustrato y Bacillus megaterium como microorganismo productor. En este sentido, se optimizó la composición del medio de cultivo y las condiciones de fermentación mediante un diseño experimental y la metodología de superficie de respuesta, lográndose una productividad de 0,0105 g.L-1.h-1 Mediante optimización matemática se demostró que producir PHAs a partir de vinaza es económicamente viable, especialmente si el microorganismo productor posee una alta capacidad de acumulación del biopolímero, si la vinaza es pretratada o mezclada con otras fuentes de carbono más accesibles y si se agregan sales minerales al medio. Por otra parte, se exploró la obtención de vinaza seca mediante secado por aspersión, empleando maltodextrina como aditivo coadyuvante y se demostró que su uso como sustrato resultó en una mayor productividad de PHAs (0,0227 g.L-1 h-1) en comparación con la vinaza líquida. Este incremento podría atribuirse a la presencia de la maltodextrina que resultaría en una fuente de carbono más accesible en la fermentación empleado como cepa Bacillus megaterium, en concordancia con los resultados del estudio de factibilidad técnico-económica. Los PHAs biosintetizados se sometieron a una caracterización molecular y térmica mediante Espectroscopía Infrarroja con Transformada Fourier (FTIR), Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y Análisis Termogravimétrico (TGA). Los valores de la temperatura de fusión de los PHAs obtenidos sugieren que el biopolímero podría estar formado por 3HB con comonómeros de cadena mas larga como el 3HV, entre otros. En función de los resultados reportados en la literatura los PHAs obtenidos resentan una temperatura de fusión similar al P(3HB-co-3HV) con una concentración aproximada del 9 mol% HV. Los avances en la optimización de la producción de PHAs utilizando vinaza como sustrato, la evaluación económica, la obtención de vinaza seca y su uso para la síntesis de PHAs y la caracterización de los PHAs permiten avanzar hacia una producción más sostenible de materiales poliméricos biodegradables y renovables. Además, los resultados experimentales obtenidos representan una importante contribución al estudio de la biosíntesis de PHAs empleando procesos biotecnológicos más económicos.