Optimización de un proceso biotecnológico para producir bioetanol a partir de microalgas Porphyridium cruentum

Abstract

El presente estudio ha demostrado que es viable producir bioetanol de tercera generación desde biomasa microalgal de Porphyridium cruentum. Este proceso fue desarrollado en tres etapas de trabajo experimental: cultivo microalgal controlado, hidrólisis enzimática de biomasa microalgal y la fermentación del hidrolizado. En el cultivo microalgal, cada muestra contenía un medio preparado con 50% de agua de mar esterilizada y 50% de inóculo de P. cruentum, solución de Guillard F/2 fue utilizado como nutriente; fueron evaluados volúmenes de 200 mL, 500 mL y 1000 mL, donde cada muestra se hizo crecer paralelamente con su respectivo duplicado. Los valores óptimos de variables, en ambiente controlado del cultivo microalgal P. cruentum, fueron determinados mediante el Método de Superficie de Respuesta. Los resultados óptimos obtenidos fueron: 500 mL de cultivo, población 27.84 x106 (cél. /mL), rendimiento 1.419 g-biomasa seca/L, velocidad específica 0.3439 días-1 , productividad 9.978 x 106 (cél/mL-día), Intensidad de luz LED 27.97 W, 1.84 LPM de aire, dosificación de glucosa 0.67 g/L. Las variables Temperatura (22.0 - 27.5 ºC), pH (7.0 - 9.0) y salinidad (37 - 38 %), dentro del rango de valores previstos en la literatura. El contenido de glucosa en la biomasa microalgal seca total fue 16% aprox. El cóctel de Celulasa alcanzó una actividad enzimática de 84.1 FPU/mL, para una dilución de enzima 1:250 y [Glucosa] = 2.0 mg/mL; obtenidos en condiciones operacionales óptimas de 50 °C, pH = 4.6 (buffer de Citrato sódico), y una hora de termorreacción. La etapa de la hidrólisis enzimática proporcionó 1.267 mg/mL y 1.353 mg/mL de azúcares reductores, desde la biomasa microalgal seca en su forma natural y molida respectivamente. La fermentación del hidrolizado sacarificado, con Scheffersomyces stipitis, alcanzó un contenido de 3.6356 g/L de etanol en 30 horas. Esta investigación destaca el potencial de utilizar microalgas P. cruentum para la producción de etanol