COMPARACI N DE PRETRATAMIENTOS EN RESIDUOS

UNIVERSIDAD DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOTECNOLOGÍA

COMPARACIÓN DE PRETRATAMIENTOS EN RESIDUOS
FORESTALES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL
DE SEGUNDA GENERACIÓN: HIDRÓLISIS ÁCIDA Y
LÍQUIDOS IÓNICOS.
TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGISTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERIA MENCIÓN QUÍMICA Y
MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVILQUÍMICO

VICTORIA ANDREA CORTÍNEZ VILLALOBOS

PROFESOR GUÍA:
MARÍA ELENA LIENQUEO CONTRERAS

MIEMBROS DE LA COMISIÓN:
ORIANA SALAZAR AGUIRRE
RENÉ CARMONA CERDA
JUAN ASENJO DE LEUZE
CARLOS CARLESI JARA

SANTIAGO DE CHILE
ENERO DE 2010

RESUMEN DE LA TESIS PARA OPTAR AL TITULO DE
INGENIERO CIVIL QUÍMICO Y MAGISTER EN CIENCIAS DE LA
INGENIERÍA MENCIÓN QUÍMICA
POR: VICTORIA ANDREA CORTÍNEZ VILLALOBOSFECHA: 18/01/2010
PROF. GUIA: MARIA ELENA LIENQUEO
“COMPARACIÓN DE PRETRATAMIENTOS EN RESIDUOS FORESTALES PARA LA PRODUCCIÓN DE
BIOETANOL DE SEGUNDA GENERACIÓN: HIDRÓLISIS ÁCIDA Y LÍQUIDOS IÓNICOS”
El etanol producido desde material lignocelulósico es parte de las conocidas Energías Renovables No Convencionales. Para la producción de bioetanol de segunda generación es necesario realizar unpretratamiento a la
madera, cuyo objetivo es romper la pared de lignina para así poder sacarificar la celulosa expuesta a glucosa,
que finalmente pueda ser fermentada mediante microorganismos.
El objetivo de este trabajo fue estudiar los efectos de tres pretratamientos: ácido diluido, alcalino diluido y
líquidos iónicos, bajo sus mejores condiciones, sobre los residuos forestales Lenga (Nothofagus pumilio)y
Eucalipto (Eucalyptus globulus). El primero fue elegido por ser un árbol nativo masivo y el segundo por el alto
potencial de plantaciones en Chile. Los pretratamientos ácido y alcalino se utilizaron a modo de comparación
con el pretratamiento de líquidos iónicos, del cual solo se tienen referencias sobre disolución de celulosa y no
de material lignocelulósico.
Lenga y Eucalipto fueronpretratadados con los tres métodos anteriormente nombrados, posteriormente se
realizó la sacarificación enzimática del material sólido resultante. Luego se analizó la liberación de azúcares
totales y monómeros específicos posterior al pretratamiento y después de la hidrólisis enzimática.
Para el pretratamiento ácido y alcalino se utilizó ácido sulfúrico al 0,50%, 0,75%, 1,00% y 1,25% (v/v) por 30 y
60minutos a una temperatura de 121°C. Para el pretratamiento alcalino se uso NaOH al 2% (v/v) por 60 minutos a una temperatura de 121°C. En el pretratamiento de líquidos iónicos se utilizó [emim] + [Cl]- y [A336]+
[OH]- a 80°C, 121°C y 150°C por 30 y 60 minutos. Por último, para la hidrólisis enzimática se utilizaron enzimas
celulasas comerciales, Celluclast 1.5 L (Novo Co., Denmark) y Novozyme 188 (NovoCo., Denmark), con cargas
enzimáticas de 102 FPU/g y 147 CBU/g respectivamente.
Los resultados obtenidos indican que todos los pretratamientos utilizados mejoran la eficiencia en términos
de rendimientos y tasas de reacción de la hidrólisis enzimática en la obtención de azúcares reductores frente
al material no tratado. Además, se obtuvo que un pretratamiento ácido posee bajos rendimientos encomparación a los otros pretratamientos, donde el mejor caso de Lenga es T=121°C, t=30 min, 1,00 % (v/v) H2SO4 y
Eucalipto es T=121°C, t=30 min, 1,00 % (v/v) H2SO4 con un rendimiento de un 30% y 27% respectivamente,
con una relación glucosa/xilosa de un 7/93%.
Por otro lado, si el objetivo es una fermentación de pentosas y hexosas, el pretratamiento alcalino es el indicado con un rendimiento de 49%para Lenga y un 45% para Eucalipto. Las condiciones en la hidrólisis ácida
para Lenga en este caso son T=121°C, t=60 min, 0,75% (v/v) H2SO4 y para Ecualipto son T=121°C, t=60 min,
1,00% (v/v) H2SO4. Si, por el contrario, si la fermentación es de glucosa, el pretratamiento con líquidos iónicos
es el más efectivo, donde las condiciones de operación encontradas para Lenga son T=150°C, t=30min, IL...