Análisis de la producción de biobutanol en la fermentación acetobutilica con clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4 ATCC13564

Revista Facultad de Ingeniería Universidad de
Antioquia,
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Colombia

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Rev. Fac. Ing. Univ. AntioquiaN.° 58 pp. 36-45. Marzo, 2011

Análisis de la producción de biobutanol en
la fermentación acetobutilica con clostridium
saccharoperbutylacetonicum N1-4 ATCC13564
Analysis of the production of biobutanol in
the acetobutilyc fermentation with clostridium
saccharoperbutylacetonicum N1-4 ATCC13564
Juan Jacobo Jaramillo Obando, Carlos Ariel Cardona*
Departamento de Ingeniería Química, PlantasPiloto de Biotecnología
y Agroindustria. Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales.
Carrera 27 N.º 64-60
(Recibido el 11 de noviembre de 2009. Aceptado el 27 de octubre de 2010)
Resumen
Se estudiaron las condiciones y características de la producción de biobutanol
en la fermentación ABE. Se usó un modelo cinético de crecimiento celular
estructurado siguiendo la vía metabólicapropuesta por Embden-MeyerhofParnas (EMP) para el Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4
ATCC13564 en un esquema de reacción de flujo continuo y tanque agitado.
Se realizó un análisis de sensibilidad y una optimización con base en las
variables de decisión de productividad de butanol, rendimiento de glucosa
a butanol y conversión global de glucosa para diferentes concentraciones de
alimentación ytasa de dilución resultando en valores de productividad de
27,46 mM h-1, rendimiento de 0,65 mmol de butanol por mmol de glucosa y
conversión de 95,38% finales a una concentración de alimentación óptima de
295 mM y tasa de dilución final de 0,15 h-1.
----- Palabras clave: Biobutanol, fermentación ABE, EmbdenMeyerhof-Parnas (EMP), Clostridium saccharoperbutylacetonicum
N1-4 ATCC13564
AbstractThe conditions and characteristics of biobutanol production in ABE
fermentation were studied. A cell growth kinetic model structured according to
the proposed metabolic pathway Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) pathway

* Autor de correspondencia: teléfono: + 57 + 6 + 887 94 00 ext. 55880, fax: + 57 + 6 + 887 93 00 ext: 50199, correo electrónico: ccardonaal@unal.edu.co (C. Cardona). Manizales.Colombia

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Análisis de la producción de biobutanol en la fermentación acetobutilica con clostridium...

for the Clostridium Saccharoperbutylacetonicum N1-4 ATCC13564 reaction
scheme was used in a continuous flow stirred tank. A sensitivity analysis and
optimization based on the decision variables butanol productivity, glucose to
butanol yield and glucose global conversion for differentfeed concentrations
and dilution rate were performance. Productivity values of 27,46 mM h-1,
yield of 0,65 mmol of butanol per mmol of glucose and final conversion of
95,38% at optimal food concentration of 295 mM and optimal final dilution
rate of 0,15 h-1 were obtained.
----- Keywords: Biobutanol, ABE fermentation, Embden-MeyerhofParnas (EMP), Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4ATCC13564

Introducción
Diversos procesos microbianos fueron desarrollados, antes de la Primera Guerra Mundial. Uno
de los pioneros de aquel momento fue Chaim
Weizmann, quién realizó una importantísima investigación sobre la producción de acetona utilizada en explosivos, butanol y etanol a través de la
fermentación llevada a cabo por la bacteria Clostridium acetobutylicum, denominada luego comola fermentación ABE.
La fermentación ABE (producción biotecnológica de Acetona, Butanol y Etanol) fue utilizada
por numerosos países hasta los años 50, momento en que los procesos basados en petróleo reemplazaron a aquellos de fermentación por microorganismos. Las plantas con fermentadores fueron
cerradas. Pero en 1973, la crisis del petróleo renovó el interés en la investigación, desarrollo e...