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High efficiency consolidated bioprocess technology for lignocellulose ethanol

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Hacia una producción de bioetanol más eficiente

La producción de bioetanol a partir de residuos forestales y agrícolas es una forma prometedora y sostenible de producir combustible líquido para el sector del transporte. Un grupo de científicos ha abordado cuestiones importantes sobre los materiales y procesos implicados para mejorar su adopción en el mercado.

Tecnologías industriales

La Unión Europea está al frente del desarrollo tecnológico y la implementación del uso de la biomasa leñocelulósica lignocelulósica para fabricar combustibles. La principal barrera para la implementación generalizada son los costes elevados asociados con el uso de enzimas para convertir azúcares de cultivos como el maíz en etanol. Un grupo de científicos inició el proyecto «High efficiency consolidated bioprocess technology for lignocellulose ethanol» (HYPE), financiado por la Unión Europea, para abordar esta cuestión investigando las mejoras del proceso y las posibles consolidaciones para reducir el consumo de enzimas y de energía. Se estudiaron enzimas capaces de generar mayores rendimientos de pentosas (azúcares con cinco carbonos) y hexosas (azúcares con seis carbonos), compuestos importantes procedentes de la biomasa, así comoy se buscó la eficiencia en la hidrólisis y la fermentación. Como caso de estudio se optó por la paja, una materia prima importante y disponible de forma generalizada que no compite con la producción de alimentos. Los investigadores desarrollaron un método de tratamiento previo con vapor caliente que solo utiliza vapor, genera pocos productos intermedios debidos a la degradación y genera una mezcla de carbohidratos adecuada para el paso siguiente de hidrólisis. Con el fin de evaluar seleccionar y caracterizar las enzimas adecuadas para la licuefacción delugar la biomasa viscosa (con bajo contenido de agua y alto de biomasa), se estudiaron distintas técnicas. Los sistemas convencionales de dilución no son rentables aún, pero sí habían sido necesarios en el pasado debido a problemas de procesabilidad, ineficacia de las enzimas y acumulación de productos de la degradación. A continuación, el equipo optimizó las condiciones para lograr la sacarificación y la fermentación simultáneas (SSF) con el fin de reducir el uso de enzimas mediante condiciones de trabajo y de recuperación y reciclaje adecuadas. Finalmente, el equipo integró la SSF con la recuperación del producto mediante un nuevo proceso de destilación basado en la recompresión mecánica de vapor (MVR). Esta técnica redujo de forma importante el consumo energético y los costes de producción asociados. Actualmente se está implementando el proceso integrado o consolidado desarrollado por HYPE, que se espera que aumente el rendimientola producción de etanol en un 50 %. En el proceso consolidado definitivo, el mismo organismo (el generador de las enzimas) se ocupará de hidrolizar la biomasa y fermentar los azúcares resultantes. Hasta entonces, los grandes aumentos de la producción de etanol que se pueden esperar de las mejoras introducidas por HYPE deberían ser suficientes para impulsar una transformación del transporte.

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