Bioprocesos

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

INGENIERÍA DE BIOPROCESOS

PRODUCCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR DE HARINA DE MEZQUITE

ALUMNO:

DIANA HERNÁNDEZ MARTÍNEZ

ASESORES:

DR. JOSÉ LUIS MARTÍNEZ SALGADO

DRA. LUZ MARIA TERESITA PAZ MALDONADO

ENERO 2018

ANTECEDENTES

Las necesidades energéticas a escala mundial continúan aumentando de forma inexorable, así como la dependencia creciente por los combustibles fósiles (Badía, 2012). En 2015 la producción mundial de energía primaria totalizó 13,790.027 millones de toneladas equivalentes de petróleo (MMtep) (Energéticas, 2016).

La demanda de energía continuará creciendo en las próximas décadas ya que ésta relacionada directamente con el crecimiento de la población. Se espera que para el 2035 la demanda mundial crezca al menos un tercio, para mediados de siglo al menos un 50% (Agency, 2013).

Entre tanto, las reservas de petróleo se agotan y el planeta avanza hacia un incremento devastador de 4 °C de la temperatura ambiente en menos de 50 años, por lo que la humanidad enfrenta el reto de garantizar la seguridad energética y desacelerar el calentamiento global, ocasionados en cierta medida, por el uso intensivo de combustibles fósiles a lo largo del desarrollo industrial. Así, los biocombustibles aparecen como una alternativa al problema de seguridad energética, con grandes beneficios ambientales debido a que se les atribuye la capacidad de aportar menos gases efecto invernadero que los combustibles derivados del petróleo (Tapia Barrera, Acevedo Chedid, Araméndiz Tatis, & Ararat Herrera, 2014).

Los biocombustibles de origen biológico pueden sustituir parte del consumo de los combustibles fósiles tradicionales, como el petróleo y el carbón. Los más desarrollados y usados son el bioetanol y el biodiesel; otras alternativas son el biopropanol y el biobutanol, que son hasta ahora menos populares. (Callejas & Gasca Quezada, 2009).

El bioetanol

El bioetanol es un biocombustible de origen vegetal que se produce a partir de la fermentación de materia orgánica rica en azúcar (caña, remolacha o vino), así como de la transformación en azúcar del almidón presente en los cereales. La producción de bioetanol se basa en un proceso bien conocido: la fermentación alcohólica. En todos los casos se parte de almidón o celulosa. Una vez hidrolizados para obtener glucosa, ésta se somete a fermentación de donde se obtiene el etanol (García, 2014). La Principal levadura que lleva a cabo la fermentación alcohólica es Saccharomyces cerevisiae, pero no es la única que interviene en el proceso de fermentación. Existe una gran diversidad de especies, conocidas en general como levaduras no-Saccharomyces, que intervienen en mayor o menor medida en la fermentación alcohólica como es la levadura Candida zemplinina (Sáenz, 2014).

El bioetanol se utiliza en motores de explosión como aditivo o sustitutivo de la gasolina. Se usa en mezclas con la gasolina en concentraciones del 5 o el 10%, que no requieren modificaciones en los motores actuales. Otra alternativa para el uso del bioetanol como combustible es transformarlo para su utilización como aditivo de la gasolina, en lugar de como su sustituto. Para ajustar el octanaje y reducir las emisiones contaminantes se añaden aditivos oxigenantes tales como el metanol, etanol, tercbutil alcohol (TBA) o el metil-tercbutil éter (MTBE) (García, 2014).

Una segunda finalidad en su uso es que contribuyen a frenar el calentamiento global, ayudando a reducir las emisiones de CO2. Sin embargo los cultivos energéticos de maíz, caña de azúcar, sorgo o soya, implican darle un uso alternativo al alimentario y esto es lo que ha generado una gran polémica. (Callejas & Gasca Quezada, 2009)

El potencial de la Biomasa

México posee una amplia extensión de zonas áridas y semiáridas, alrededor de 56 y 23 millones de hectáreas, respectivamente, que en conjunto, representan más de 40% de la superficie total del territorio mexicano. Estas zonas, se caracterizan por ser apropiadas para el desarrollo del mezquite, cuyas vainas han sido reconocidas por su alto valor nutricional. Se sabe que el pericarpio grueso y esponjoso tiene alto contenido de azúcares (52.14%) además de grandes cantidades de proteínas (39.34%). Algunos estudios por su parte han demostrado un contenido superior de carbohidratos, proteínas y minerales en comparación con harinas de trigo comerciales que la convierte en un alimento con altas propiedades nutricionales para el consumo humano, pero desconocido por lo que no es aprovechado y tiende a desperdiciarse. (Soto, Fernández , & Ruiz , 2014). Por lo que se convierte en una materia prima tentadora para la producción de bioetanol por su disponibilidad y alto contenido de azúcares.

JUSTIFICACION

La vaina de mezquite no es aprovechada como alimento para humanos, debido al desconocimiento de su contenido nutricional, por lo que las grandes cantidades producidas, se convierten solo en desechos. Lo anterior impulsa a buscar opciones de aprovechamiento de la vaina, recurso abundante en la región y rica en azúcares, para emplearla en la producción de bioetanol.

OBJETIVOS

Objetivo general:

Evaluar el potencial de la harina de la vaina de mezquite para la producción de bioetanol en biorreactor mediante una fermentación anaerobia por Sachamomyces cerevisea y Candida zemplinina.

Objetivos específicos:

1. Realizar un análisis bromatológico de la harina de mezquite para obtener la cantidad de proteínas, carbohidratos, grasas y humedad existentes.

2. Determinar la cinética de crecimiento de las cepas Sachamomyces cerevisea y Candida zemplinina por consumo del sustrato en matraz, empleando dextrosa y harina de mezquite como fuente de carbono.

3. Escalar la producción de etanol de matraz a biorrector en condiciones anaerobias usando Sachamomyces cerevisea y Candida zemplinina como catalizador de la reacción.

4. Cuantificar la producción de etanol.

5. Obtener rendimientos de producción de etanol para ambas cepas.

METODOLOGÍA

Se realizará un proyecto experimental dentro del Laboratorio de Microbiología y Biorreactores, ubicado en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí.

1. Análisis bromatológico de la harina de

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