Aprovechamiento de la caña panelera del municipio de Sandoná (Nariño), en la producción conjunta de bioetanol de primera y segunda generación en un proceso de sacarificación y fermentación simultánea SSF, acompañada de productos de alto valor

Abstract

El bioetanol es uno de los principales biocombustibles mencionados a ser protagonista en el nuevo sistema energético sostenible, ofreciendo ventajas sociales, económicas y ambientales sobre los combustibles fósiles, al ser una fuente renovable de energía. Su producción a partir de biomasa lignocelulósica requiere pretratamientos para aumentar la accesibilidad enzimática al romper parcialmente la hemicelulosa y lignina, hidrólisis enzimática de la celulosa en azúcares fermentables seguida de su fermentación a etanol o síntesis catalítica con el fin de elevar rendimientos de producción. El estudio describe un método integrado que utiliza una mezcla de bagazo de caña y jugo de caña para producir bioetanol de 1G y 2G por medio de la sacarificación y fermentación simultánea (SSF), además, aprovecha eficazmente el residuo rico en hemicelulosa del pretratamiento para producir furfural como un valioso subproducto, maximizando el uso de la biomasa en una estrategia prometedora para un sistema energético más sostenible. Las condiciones óptimas se dieron en el pretratamiento con NaOH a condiciones de 0,50 M, 90,15 °C y 2,07 h, alcanzando 0,14 g de lignina solubilizada y un costo de 240,94 COP/gLS, con un coeficiente de correlación ajustado (R2aj) del 98% para la lignina solubilizada por gramo de biomasa y de 85% del costo del reactivo en pesos colombianos por gramo de lignina solubilizado, La producción de bioetanol utilizando un sistema SSF se hizo con toma de muestras de producción de etanol cada 6 h con una relación S/L 18 g residuo de pretratamiento: 95 mL jugo de caña, pH 4,5, fermentado con levaduras Saccharomyces cerevisiae y sacarificado con enzimas celulasa con condiciones de 34°C, 120 rpm, 120 h; con un agotamiento casi total de la glucosa. La producción de bioetanol de 1G a partir de jugo de caña, alcanzó su máxima producción a las 42 h con una cantidad de 46,12 g/L (4,61% p/v) y un rendimiento de 73,38% basado en la cantidad de glucosa total producida. Por otro lado, la mayor cantidad de glucosa se produce a las 24 horas alcanzando 128,77 g/L. La producción de bioetanol de 1G y 2G, alcanzó su producción máxima a las 84 horas con una cantidad de 51,60 g/L (5,16% p/v) y un rendimiento del 69,51% basado en la cantidad de glucosa total producida. Por otro lado, la mayor cantidad de glucosa se produce a las 48 horas alcanzando 162,72 g/L. La SSF desempeñó un papel considerable en la optimización del proceso. La producción de bioetanol 2G generó un incremento de 5,48 g/L comparado con el bioetanol 1G, elevando la producción en un 11,88 %. Por otro lado, la corriente líquida del pretratamiento permitió la producción de furfural, lo que aportó beneficios para el aprovechamiento de hemicelulosas presentes, por su parte, se obtuvo que a 170 °C el rendimiento p/p fue de 35,8 (55,94 %mol) con el mayor rendimiento alcanzado.