Hoy en día, debido al gran problema de calentamiento global, existe un marcado interés en la investigación enfocada a la disminución de gases efecto invernadero, principalmente de dióxido de carbono. Entre estas investigaciones se encuentra la producción de bioetanol de segunda generación, que implica el pre-tratamiento de la biomasa, la hidrólisis de la celulosa y la fermentación de glucosa.
El pre-tratamiento de la biomasa tiene como objetivos degradar la lignina y disociar el complejo celulosa-lignina, eliminando barreras que protegen la celulosa y haciéndola más accesible al posterior ataque enzimático.
Entre los pre-tratamientos de la biomasa, se encuentra el biológico realizado con enzimas ligninolíticas y tiene como principal ventaja que genera una mínima o nula cantidad de inhibidores de la fermentación, como los derivados de furano, ácidos alifáticos de bajo peso molecular y derivados fenólicos.
Las enzimas ligninolíticas pueden ser obtenidas a partir de basidiomicetos, los hongos productores de la llamada podredumbre blanca de la madera, entre ellos, el hongo Pleurotus ostreatus, que tiene la capacidad de degradación, principalmente de lignina y en menor proporción de celulosa. Se cultiva industrialmente sobre una gran variedad de materiales lignocelulósicos. Las enzimas generadas por el hongo operan conjuntamente para degradar lignina y celulosa cristalina, obteniendo de esta manera cadenas de celulosa con menor grado de cristalización y finalmente mediante hidrólisis con enzimas celulolíticas comerciales, fragmentar cada cadena de celulosa en moléculas individuales de glucosa.
El objetivo principal del proyecto a desarrollar es evaluar el efecto de las enzimas obtenidas del hongo Pleurotus ostreatus sobre la hidrólisis de celulosa de una gramínea forrajera tropical. La selección de ésta gramínea se realiza entre las variedades Panicum maximum y Pennisetum purpureum, materiales que son obtenidos del Centro de Investigación Corpoica, La Libertad, ubicado a 17 km en la vía Villavicencio Puerto López (Meta). Se realiza la caracterización de estas gramíneas en cuanto al contenido de carbohidratos estructurales y se selecciona la especie que será empleada como sustrato en la presente investigación, teniendo en cuenta los criterios: mayor productividad de biomasa, mayor contenido de celulosa y menor contenido de lignina.
Después de seleccionado el sustrato, se realiza un tratamiento mecánico de reducción de tamaño hasta 2 mm de longitud y empleando este material como fuente de carbono se establecen las condiciones de operación y se realiza el cultivo del hongo en medio líquido. Posteriormente se filtra, se determina el grado de deslignificación del material sólido y se obtiene el extracto enzimático concentrado a partir de la fracción líquida. Este extracto se caracteriza en cuanto a determinación de proteína y actividad enzimática.
El material sólido pre-tratado se hidroliza con una enzima comercial en un reactor batch de 1L de capacidad. Para el sistema de biorreacción se analiza desde un punto de vista cinético entre otras variables: el porcentaje de azúcares y de inhibidores de la fermentación.
Teniendo en cuenta los obstáculos en la producción de etanol a partir de celulosa y las investigaciones adelantadas en la Universidad Nacional de Colombia, se espera contribuir a la línea de investigación de bioprocesos de la Universidad en la propuesta de un proceso biotecnológico de obtención de azúcares fermentables a partir de una gramínea forrajera tropical y una implementación a mediano plazo en Colombia para la obtención de bioetanol.
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