Estudio de la degradación biológica del glicerol por Clostridium Pasteurianum DSM 525 para la obtención de productos de valor añadido.

Abstract

[ES] La creciente problemática mundial sobre el cambio climático ha conllevado a la innovación o búsqueda de alternativas para la producción de biocombustibles y bioproductos, con el fin de minimizar las emisiones de gases de efecto invernadero. La Unión Europea a través del pacto verde pretende alcanzar para el año 2030 una disminución del 55% de emisiones de estos gases. Una de las principales industrias de biocombustibles es la del biodiesel, cuya obtención trae consigo la producción de glicerol como subproducto. El crecimiento de esta industria y otros procesos industriales ha generado un excedente de glicerol en el medio por lo que se ha visto conveniente desarrollar procesos sostenibles para gestionarlo y generar productos de valor agregado. Entre estos procesos destacan los de fermentación anaeróbica y concretamente la realizada por la bacteria Clostridium Pasteurianum, debido a su afinidad por el glicerol y su capacidad de generar solventes diferenciales a los generados por otras bacterias. En este trabajo de fin de máster (TFM) tiene como objetivo estudiar la degradación biológica del glicerol a partir de Clostridium Pasteurianum DSM 525 para la obtención de productos de valor agregado. El estudio se enfoca en la adición de agentes reductores (formiato sódico, ácido ascórbico, cisteína y metil viológeno) al medio de fermentación en conjunto con la adición de hierro, con el fin de maximizar la producción de solventes. En concreto se utilizó glicerol de grado técnico, con pH amortiguado y como medio crecimiento uno basado en el medio Bielb. Los resultados mostraron que la fermentación de glicerol se vio favorecida por la adición de hierro, generando un mayor consumo de glicerol y una mayor producción de butanol cuando está presente el hierro. Con los agentes reductores formiato sódico, ácido ascórbico y cisteína no se producen cambios significativos en la concentración de los productos obtenidos. El ácido ascórbico permitió un mayor consumo de glicerol en comparación a los demás agentes reductores superando incluso al obtenido en el ensayo de control. Mientras que el metil viológeno favoreció a la obtención de 1,3-propanodiol (1,3-PDO). Sin embargo, el metil viológeno afectó negativamente al consumo de glicerol, a la producción del resto de solventes, al pH y al crecimiento bacteriano. Concluyendo que la adición de hierro es un factor importante a la hora de realizar la fermentación del glicerol por Clostridium Pasteurianum DSM 525, los resultados de este estudio demostraron que la adición de ácido ascórbico contribuye a un mayor consumo de glicerol y que la adición de metil viológeno favorece a la producción de 1,3-propanodiol.

[EN] The growing global problem of climate change has led to the innovation or the search for alternatives for producing biofuels and bioproducts to minimize greenhouse gas emissions. The European Union, through the Green Deal, aims to achieve a 55% reduction in greenhouse gas emissions by 2030. One of the leading biofuel industries is biodiesel, which involves the production of glycerol as a by-product. The growth of this industry and other industrial processes has generated a surplus of glycerol in the environment, leading to sustainable methods to manage it and develop value-added products. Among these processes, anaerobic fermentation processes stand out, specifically those carried out by the bacterium Clostridium Pasteurianum, due to its affinity for glycerol and its capacity to generate solvents that differ from those obtained with other bacteria. The aim of this master s thesis (TFM) is to study the biological degradation of glycerol from Clostridium Pasteurianum DSM 525 to obtain value-added products. The study focuses on adding reducing agents (sodium formate, ascorbic acid, cysteine, and methyl viologen) to the fermentation medium in conjunction with the addition of iron to maximize solvent production. Specifically, technical grade glycerol, pH buffered, and Bielb-based medium were used as growth medium. The results showed that the addition of iron enhanced glycerol fermentation. The addition of iron resulted in higher glycerol consumption and higher butanol production when iron was present. There were no significant changes in the concentration of the products obtained for the reducing agents sodium formate, ascorbic acid, and cysteine. Ascorbic acid allowed a higher glycerol consumption than the other reducing agents, even exceeding that obtained in the control test. While methyl viologen favored the production of 1.3-propanediol. However, methyl viologen negatively affected glycerol consumption, the output of the other solvents, pH, and bacterial growth. It was concluded that adding iron is essential in glycerol fermentation by Clostridium Pasteurianum DSM 525. The results of this study showed that the addition of ascorbic acid contributes to increased glycerol consumption and that the addition of methyl viologen favors the production of 1.3-propanediol.