Defensa de Tesis Doctoral María Eugenia Sanz Smachetti

Para poder alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible detallados en la Agenda 2030 de la Organización de Naciones Unidas se necesitarán grandes cantidades de energía. En la actualidad, cerca del 80 % de los requerimientos energéticos mundiales son satisfechos por los combustibles fósiles. Sin embargo, los niveles crecientes de emisiones de gases de efecto invernadero y la crisis climática asociados con su uso exigen el desarrollo de recursos energéticos renovables y carbono neutros. En este contexto, la bioenergía surge como una alternativa prometedora, especialmente para el sector del transporte. La biomasa de microalgas y cianobacterias se considera una materia prima promisoria para la producción de bioetanol debido a su composición bioquímica y a sus características estructurales más simples en comparación con la materia prima vegetal actualmente en uso para la generación de biocombustibles. A pesar de estos beneficios, la biomasa debe ser sometida a procesos de sacarificación nocivos para el medio ambiente y / o costosos que involucran el uso de ácidos o enzimas antes de su conversión en etanol por fermentación. Por otro lado, aunque la huella hídrica favorece a las microalgas sobre los cultivos terrestres como materia prima para la producción de bioetanol, aún se necesitan grandes cantidades de agua para su cultivo.
Como una posible contribución al desarrollo de esta tecnología, en esta tesis se estudió el uso de microalgas y cianobacterias que acumulan sacarosa, un azúcar soluble y fácilmente fermentable, en respuesta al estrés salino como materia prima para la producción de bioetanol. Se muestran dos enfoques alternativos para incrementar la acumulación de sacarosa en microalgas y cianobacterias. El primero consistió en la modificación genética de la partición de hidratos de carbono en una cianobacteria filamentosa. El segundo involucró la bioprospección de cepas de microalgas para identificar aquellas que acumulan sacarosa naturalmente. Ambas estrategias permitieron la acumulación de sacarosa hasta el 10% (p / p) de su biomasa seca en presencia de estrés salino. Por otro lado, se optimizaron dos métodos para la obtención de jarabes concentrados de sacarosa, que las levaduras convirtieron eficientemente en etanol, sin la necesidad de pretratamientos. Adicionalmente, el secado y la molienda de la biomasa, seguido de una extracción acuosa de azúcares y proteínas, y la recuperación de dichas proteínas mediante pulsos cortos de calor, dejó una biomasa remanente enriquecida en lípidos y carbohidratos que podrían ser recuperados por los métodos tradicionales.
Por último, se optimizaron las condiciones para producir sacarosa utilizando agua de mar al 50 % (v / v) en el medio de cultivo. Se presenta un modelo basado en el cultivo de microalgas en fotobiorreactores ambientales que predijo una productividad de 6,5 T de sacarosa · ha-1 · año-1 y 4200 L de etanol · ha− 1 · año− 1 en estanques abiertos tipo raceway ponds en Brasil, aproximándose a la productividad promedio de sacarosa y etanol obtenidos de la caña de azúcar. De esta manera, la plataforma presentada en esta tesis se ubicaría como una alternativa en la producción de bioetanol de tercera generación.