Efecto del pretratamiento con microondas en la hidrólisis enzimática de los residuos industriales de la piña para obtención de bioetanol

Abstract

[ES] Los residuos procedentes de la industrialización de la piña pueden llegar a alcanzar hasta un 50% (m/m) del total de fruta procesada. Al tratarse de un material con una proporción significativa de azúcares fermentables, celulosa y hemicelulosa, podría constituir una materia prima de bajo coste para la producción de bioetanol. No obstante, la estructura lignocelulósica es difícilmente degradable por lo que resulta necesario aplicar algún pretratamiento como paso previo a la hidrólisis enzimática. En concreto, el objetivo del presente trabajo consiste en evaluar la eficacia del pretratamiento con microondas previo a la hidrólisis enzimática de los residuos industriales de la piña para la obtención de bioetanol. Para ello, se aplicaron diferentes potencias (10.625, 8.5, 6.375, 4.25 y 2.125 W/g) y tiempos (1-6 min, 8, 10, 14 y 20 min) y, posteriormente, se procedió a la sacarificación de las muestras (pH 5, 50 ºC, 0.4% (m/m) de celulasa, 0.1% (m/m) de hemicelulasa de Aspergillus niger, durante 24 h). Se determinaron los sólidos solubles totales, el pH y el perfil de azúcares del hidrolizado final. Los resultados obtenidos sugieren que pretratar con microondas el residuo sólido de la piña permite mejorar la eficacia de la hidrólisis enzimática posterior. Los pretratamientos a 6.375 W/g, a 4.25 W/g entre 11-14 min y a 8.5 W/g entre 1-3 min generaron un incremento estadísticamente significativo de los azúcares con respecto a la muestra hidrolizada no sometida a pretatamiento. En concreto, en la muestra pretratada a 6.375 W/g durante 4 min se produjo un incremento del 47% para los azúcares fermentables y del 46% para los totales con respecto al residuo sólido hidrolizado no pretratado y del 123% con respecto al residuo sólido inicial.

[CA] Els residus procedents de la industrialització de la pinya poden arribar a constituir fins a un 50% (m/m) del total de fruita processada. En tractar-se d'un material amb una proporció significativa de sucres fermentables, cel·lulosa i hemicel·lulosa, podria constituir una matèria primera de baix cost per a la producció de bioetanol. Malgrat això, l'estructura lignocel·lulósica és difícilment degradable pel que resulta necessari aplicar algun pretractament com a pas previ a la hidròlisi enzimàtica. En concret, l'objectiu del present treball consisteix a avaluar l'eficàcia del pretractament amb microones previ a la hidròlisi enzimàtica dels residus industrials de la pinya per a l'obtenció de bioetanol. Per això, es van aplicar diferents potències (10.625, 8.5, 6.375, 4.25 i 2.125 W/g) i temps (1-6 min, 8, 10, 14 i 20 min) i, posteriorment, es va procedir a la sacarificació de les mostres (pH 5, 50 ºC, 0.4% (m/m) de cel·lulasa, 0.1% (m/m) de hemicel·lulasa de Aspergillus niger, durant 24 h). Es van determinar els sòlids solubles totals, el pH i el perfil de sucres de l'hidrolitzat final. Els resultats obtinguts suggereixen que pretractar amb microones el residu sòlid de la pinya permet millorar l'eficàcia de la hidròlisi enzimàtica posterior. Els pretractaments a 6.375 W/g, a 4.25 W/g entre 11-14 min i a 8.5 W/g entre 1-3 min van generar un increment estadísticament significatiu dels sucres pel que fa a la mostra hidrolitzada no sotmesa a pretactament. En concret, en la mostra pretractada a 6.375 W/g durant 4 min es va produir un increment del 47% per als sucres fermentables i del 46% per als totals pel que fa al residu sòlid hidrolitzat no pretractat i del 123% pel que fa al residu sòlid inicial.

[EN] Industrial pineapple waste can reach up to 50% (w/w) of the total processed fruit. This waste is characterized by containing a significant amount of fermentable sugars, cellulose and hemicelluloses; thus, it could be used as a low cost alternative for bioethanol production. However, the lignocellulosic structure is hardly degradable and, therefore, a pretreatment step prior to the enzymatic hydrolysis is needed. The aim of the present work is to evaluate the effectiveness of a microwave pretreatment before enzymatic hydrolysis of industrial pineapple waste for bioethanol production. With this purpose, the solid waste was treated using different microwave powers (10.625, 8.5, 6.375, 4.25 and 2.125 W/g) and times (1-6 min, 8, 10, 14 and 20 min) and then saccharified (pH 5, 50 ºC, 0.4% (w/w) of cellulase, 0.1% (w/w) of hemicellulase from Aspergillus niger during 24 h). Total soluble solids, pH and sugar profile were determined on the final hydrolyzate. Results suggest that, in general, microwave pretreatment enhance the enzymatic hydrolysis of pineapple waste. Pretreatments at 6.375 W/g, at 4.25 W/g during 11-14 min and at 8.5 W/g in the range 1-3 min generated a statistically significant increase in the sugars yield with respect to the non-pretreated hydrolyzed sample. Specifically, the samples pretreated at 6.375 W/g during 4 min underwent an increase of 47% in fermentable sugars, and of 46% in total sugars, as compared with the non-pretreated hydrolyzed waste, and of 123% with respect to the initial waste.