Bioprospección de especies fúngicas nativas eficientes en la hidrólisis de biomasa algal y su utilización en la producción de bioetanol de tercera generación
Trabajo de tesis para optar por el título de: Doctora en Ciencias (Área Biología)
FCEYN -UNMDP
Directora: Dra. Fabiana Consolo
Co-Director: Dr. Leonardo Curatti
El crecimiento demográfico conlleva a la afectación del uso de la tierra y mayor demanda del consumo de energía para poder garantizar la seguridad alimentaria. Considerando que aún el 80 % de los requerimientos energéticos son satisfechos por combustibles fósiles, contribuyendo a las emisiones de gases de efecto invernadero, resulta imprescindible el desarrollo de recursos energéticos alternativos. Las microalgas se consideran una fuente promisoria para la producción de biocombustibles dada su alta eficiencia fotosintética, rápida tasa de crecimiento y a que pueden ser cultivadas en tierras marginales. Adicionalmente, la biomasa puede ser utilizada como materia prima para suplementos nutricionales para alimentación animal. De acuerdo a las últimas evaluaciones técnico-económicas, el cultivo de microalgas y la producción de “commodities” aún no son rentables debido a los altos costos asociados a la producción, colecta de la biomasa y conversión en productos específicos. Otros métodos alternativos como el uso de enzimas podrían contribuir de manera sostenible a la ruptura celular de las microalgas y a la extracción de biomoléculas de interés. En este sentido, los hongos representan una fuente promisoria de enzimas activas frente a carbohidratos (CAZymas) y otras fracciones de la biomasa algal.
En este trabajo de tesis, se llevó a cabo una bioprospección de hongos con el fin de identificar aquellas con capacidad sacarificante de biomasa de microalgas. Por otra parte, se establecieron las condiciones óptimas para la acumulación de carbohidratos de cuatro microalgas de interés biotecnológico. Luego de optimizar las condiciones de inducción y/o excreción de hidrolasas de 2 cepas fúngicas promisorias, la biomasa de microalgas fue hidrolizada y fermentada, tanto en procesos de sacarificación y fermentación llevados a cabo por separado, como en un proceso de sacarificación y fermentación simultánea. En ambos casos se registraron eficiencias de conversión de azúcares en alcohol cercanas al 90 %.
Por otra parte, se demostró que las preparaciones enzimáticas a partir de Aspergillus niger IB-34 permitieron la sacarificación completa de la biomasa de C. sorokiniana y S. obliquus y a su vez se determinó que la biomasa deslipidificada fue un mejor sustrato para la sacarificación enzimática y posterior conversión en etanol. Estos resultados condujeron a proponer un esquema de biorefinería de biomasa de microalgas asistido por enzimas, dónde se logró recuperar hasta el 81% de la biomasa en productos útiles como materia prima biocombustibles (biodiesel y bioetanol) y para piensos y/o suplementos nutricionales.
Por último, se escaló la producción de biomasa a escala piloto en reactores de panel plano de 80 L y se realizaron ensayos de hidrólisis de biomasa fresca de S. obliquus con 60% de sólidos con un 90 % de eficiencia. De esta manera se demostró la factibilidad técnica de escalado para continuar avanzando en la madurez tecnológica de los procesos enzimáticos descritos en este trabajo de Tesis.
