Teor a ma z

Teoría

Procesamiento de los materiales lignocelulósicos
La fermentación tradicional convierte la glucosa en etanol, pero en el caso de los materiales lignocelulósicos, la celulosa debe ser primero convertida a azúcares simples por hidrólisis y entonces fermentada para producir etanol. Debido a esto, la materia prima lignocelulósica debe ser procesada por las etapas que se muestran acontinuación:
1. Preparación del material lignocelulósico.
2. Pre-tratamiento (fraccionamiento de las hemicelulosas y parte de la lignina).
3. Purificación del hidrolizado (si es necesario).
4. Hidrólisis principal (fraccionamiento de la celulosa).
5. Purificación del hidrolizado (si es necesario).
6. Fermentación.
7. Recuperación del etanol.



Preparación del materialLignocelulósico
Los residuos lignocelulósicos, después de colectados, deben ser procesados ade- cuadamente, mediante la reducción del tamaño por procesos de cortado y/o molido y posteriormente lavado, si fuera necesario. De esta forma, los materiales están listos para su procesamiento.


Pre-tratamientos del material lignocelulósico
Para la utilización de los carbohidratos que constituyen la biomasa esnecesario el rompimiento de la estructura lignocelulósica, a través de un pretratamiento, con el fin de separar la fracción hemicelulósica, rica en xilosa y parte de la lignina.
El pretratamiento de los materiales lignocelulósicos es una etapa muy importante para mejorar la eficiencia del proceso de fraccionamiento de la celulosa, debido a ser estos materiales poco susceptibles a ataquesenzimáticos y microbianos por su composi- ción y estructura físico-química. Esto se debe a la estrecha relación estructural que existe entre la celulosa, hemicelulosas y lig- nina que forma estructura no accesible a las enzimas y a otros agentes químicos y a la cristalinidad de la celulosa.
El objetivo del pretratamiento es aumentar la susceptibilidad del material para obtener un sustratolignocelulósico reactivo que sea altamente accesible al ataque químico, microbiológico o enzimático. Para esto se pueden utilizar métodos físicos, químicos, físico-químicos y biológicos.
Entre los procesos de pre-tratamiento más estudiados está el tratamiento con explosión a vapor con aplicaciones en varios productos lignocelulósicos. Este proceso se ha estudiado también catalizado conSO2.
En la literatura se reporta que este método es muy efectivo debido a que aumenta la deslignificación del material y este se hace más susceptible a la hidrólisis posterior. Las condiciones de temperatura y tiempo con mejores resultados son 190ºC entre 5 y 10 minutos para procesos catalizados con SO2, y 205ºC en 10 min en procesos sin catalizar. Los hidrolizados obtenidos presentan en sucomposición, además de los azúcares, xilosa, glucosa y otros azúcares, ácidos alifáticos, aldehídos furánicos y compuestos fenólicos que pueden afectar el proceso fermentativo posterior, por lo que deben ser sometidos a una purificación si se mezclaran con el producto de la hidrólisis principal.
El proceso de oxidación húmeda ha sido estudiado ampliamente. Como principales resultadosse reportan aumentos en la convertibilidad enzimática de la celulosa de hasta 5 veces. En estudios comparativos con el método de explosión a vapor se detectó que los hidrolizados obtenidos por oxidación húmeda contienen más ácidos alifáticos y menos aldehídos furánicos. Además, los compuestos fenólicos formados fueron diferentes para cada tratamiento y se obtuvo una altaconcentración en la oxidación húmeda. También se observó que los tratamientos que usaron oxidación húmeda tuvieron una mejor fermentabilidad usando fermentación separada o sacarificación y fermentación simultáneas (SSF) que el hidrolizado obtenido con explosión a vapor. El tratamiento de oxidación húmeda se ha estudiado en medio alcalino con buenos resultados.
Un método muy utilizado para...