Inmovilización de levaduras en residuos lignocelulósicos para la producción de etanol en biorreactor de lecho empacado

El presente estudio se ha orientado hacia el desarrollo de un proceso de inmovilizacion de celulas de levaduras en residuos de materiales lignocelulosicos y a su evaluacion en la produccion de etanol mediante el uso de biorreactores de lecho empacado. Se evaluaron cuatro diferentes residuos de materiales lignocelulosicos: viruta de madera, bagazo de cana, tusa y capacho de maiz. La caracterizacion realizada permitio establecer las diferencias estructurales microscopicas que presentan los cuatro materiales, al igual que las diferencias en composicion de lignina, celulosa, hemicelulosa y cenizas. Se desarrollo un protocolo para el acondicionamiento de los materiales y una metodologia de cuantificacion de biomasa inmovilizada. Se realizo un diseno experimental para determinar el efecto del tamano de los materiales lignocelulosicos en la inmovilizacion celular y para establecer el efecto del caudal empleado en el proceso de inmovilizacion en los biorreactores de lecho empacado. Bajo las condiciones experimentales establecidas se determino el tamano y caudal que mejor estabilidad operacional proporcionaron a la fermentacion en el biorreactor de lecho empacado.Como resultado del estudio se obtuvo que el material en el que se inmovilizo mayor cantidad de celulas de levadura fue el bagazo de cana, se obtuvo un valor de biomasa seca inmovilizada de 0,04657 gX/gS (gramos de biomasa por gramos de material lignocelulosico empleado). Esta cantidad de biomasa inmovilizada es significativa comparada con los valores reportados por otros autores. Como resultado del diseno experimental de la influencia del caudal y el tamano del soporte en la inmovilizacion se pudo establecer que no existe diferencia estadistica significativa en el rango de valores empleados en la experimentacion (tamano de 3,4, 6,7 y 10 mm y caudal de 0,36, 1,6 y 3,33 ml/s), asi que las mejores condiciones para la inmovilizacion celular pudieron ser establecidas teniendo en cuenta las condiciones operacionales y estabilidad del sistema, el tamano de soporte empleado fue de 3,4 mm y el caudal de 0,36 ml/s. En las fermentaciones realizadas en los biorreactores de lecho empacado con el biocatalizador (soporte + levaduras), se logro obtener un aumento en la cantidad de celulas inmovilizadas hasta un valor de 0,1444 ± 0,0061 gramos de biomasa inmovilizada despues de 12 horas de fermentacion. La produccion de etanol empleando estos biocatalizadores alcanzo un valor de 20 g/L en 12 horas de fermentacion por lote, es decir, una productividad volumetrica de 1,67 g/Lh. os resultados obtenidos han permitido establecer el potencial de la implementacion de la produccion de etanol mediante fermentaciones en continuo con celulas inmovilizadas en residuos de materiales lignocelulosicos.