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| Lorena Soler H. |
El creciente interés en el desarrollo de fuentes energéticas renovables, que puedan competir y, en el futuro, reemplazar a los combustibles fósiles tradicionales, se ve reflejado en la gran cantidad de trabajos de investigación en esta área.
En este contexto, la ingeniería de enzimas y la biocatálisis enzimática son áreas importantes de investigación para el desarrollo y obtención de biocatalizadores que puedan ser utilizados industrialmente para la producción de fuentes energéticas. En general, los procesos enzimáticos tienen la ventaja de ser “ambientalmente favorables”, esto al compararlos con los procesos químicos tradicionales que requieren de condiciones extremas de pH y temperatura, los productos son difíciles de purificar y utilizan compuestos que muchas veces son tóxicos o altamente contaminantes. Además, los catalizadores enzimáticos son altamente específicos, por lo que se evita la síntesis de subproductos indeseados y los productos de la reacción son, en general, puros y fácilmente recuperables.
Por otro lado, y ante el rápido avance de las investigaciones en el área de los biocombustibles y su posterior fabricación a nivel industrial en distintas partes del mundo, surge la preocupación acerca de la utilización de recursos que tradicionalmente habían estado destinados a la alimentación humana o animal, para fines energéticos. Ante esto, aparece la necesidad de utilizar materias primas cuya producción no compita con la de alimentos o que provengan de los desechos de otras actividades productivas. Es así, como nace una segunda generación de biocombustibles, dentro de los cuales está el etanol lignocelulósico.
En el proceso productivo del etanol a partir de lignocelulosa, el paso limitante es justamente la hidrólisis de la celulosa para la obtención de azúcares fermentables. Muchas investigaciones se han enfocado en la obtención de preparados enzimáticos capaces de hidrolizar eficientemente la estructura cristalina de la celulosa, y en la actualidad existen preparados comerciales de celulasas y otras enzimas auxiliares fabricadas específicamente para este proceso que, hasta ahora, se utilizan a nivel de laboratorio para investigaciones que buscan encontrar condiciones óptimas para la hidrólisis de la celulosa proveniente de distintas fuentes.
Entonces, disponiendo de preparados enzimáticos comerciales, lo que se hace necesario es contar con metodologías y condiciones que optimicen el uso tanto de los biocatalizadores como de las materias primas, considerando su posible escalamiento a nivel industrial, con lo que se hace interesante la posibilidad de reutilizar los catalizadores, considerando además que los costos de estas enzimas aún siguen siendo elevados.
Este trabajo está orientado a la aplicación de preparados enzimáticos comerciales para la hidrólisis de madera de eucaliptus y pino, para obtener azúcares fermentables que puedan ser utilizados para la producción de etanol, estudiando el comportamiento de las enzimas en cuanto a su adsorción a los sustratos pensando en su posible recuperación y diseño de una modalidad de operación que permita la recuperación y reutilización de los catalizadores.
El objetivo general de esta tesis es desarrollar una modalidad de operación que permita llevar a cabo la hidrólisis de material lignocelulósico (madera pretratada) a altas concentraciones de sustrato con recuperación y reciclaje de los catalizadores, basándose en el comportamiento de adsorción de las distintas enzimas que actúan en la reacción de hidrólisis sobre los sustratos.
En este contexto, la ingeniería de enzimas y la biocatálisis enzimática son áreas importantes de investigación para el desarrollo y obtención de biocatalizadores que puedan ser utilizados industrialmente para la producción de fuentes energéticas. En general, los procesos enzimáticos tienen la ventaja de ser “ambientalmente favorables”, esto al compararlos con los procesos químicos tradicionales que requieren de condiciones extremas de pH y temperatura, los productos son difíciles de purificar y utilizan compuestos que muchas veces son tóxicos o altamente contaminantes. Además, los catalizadores enzimáticos son altamente específicos, por lo que se evita la síntesis de subproductos indeseados y los productos de la reacción son, en general, puros y fácilmente recuperables.
Por otro lado, y ante el rápido avance de las investigaciones en el área de los biocombustibles y su posterior fabricación a nivel industrial en distintas partes del mundo, surge la preocupación acerca de la utilización de recursos que tradicionalmente habían estado destinados a la alimentación humana o animal, para fines energéticos. Ante esto, aparece la necesidad de utilizar materias primas cuya producción no compita con la de alimentos o que provengan de los desechos de otras actividades productivas. Es así, como nace una segunda generación de biocombustibles, dentro de los cuales está el etanol lignocelulósico.
En el proceso productivo del etanol a partir de lignocelulosa, el paso limitante es justamente la hidrólisis de la celulosa para la obtención de azúcares fermentables. Muchas investigaciones se han enfocado en la obtención de preparados enzimáticos capaces de hidrolizar eficientemente la estructura cristalina de la celulosa, y en la actualidad existen preparados comerciales de celulasas y otras enzimas auxiliares fabricadas específicamente para este proceso que, hasta ahora, se utilizan a nivel de laboratorio para investigaciones que buscan encontrar condiciones óptimas para la hidrólisis de la celulosa proveniente de distintas fuentes.
Entonces, disponiendo de preparados enzimáticos comerciales, lo que se hace necesario es contar con metodologías y condiciones que optimicen el uso tanto de los biocatalizadores como de las materias primas, considerando su posible escalamiento a nivel industrial, con lo que se hace interesante la posibilidad de reutilizar los catalizadores, considerando además que los costos de estas enzimas aún siguen siendo elevados.
Este trabajo está orientado a la aplicación de preparados enzimáticos comerciales para la hidrólisis de madera de eucaliptus y pino, para obtener azúcares fermentables que puedan ser utilizados para la producción de etanol, estudiando el comportamiento de las enzimas en cuanto a su adsorción a los sustratos pensando en su posible recuperación y diseño de una modalidad de operación que permita la recuperación y reutilización de los catalizadores.
El objetivo general de esta tesis es desarrollar una modalidad de operación que permita llevar a cabo la hidrólisis de material lignocelulósico (madera pretratada) a altas concentraciones de sustrato con recuperación y reciclaje de los catalizadores, basándose en el comportamiento de adsorción de las distintas enzimas que actúan en la reacción de hidrólisis sobre los sustratos.
Alumno: Lorena Soler Hyde. Tesista de Doctorado.
email: contacto
Profesor(es): Andrés Illanes y Germán Aroca.
email: aillanes@ucv.cl, garoca@ucv.cl
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