Estrategia de fraccionamiento de tallos de girasol para la producción de bioetanol

Los tallos de girasol son un residuo agrícola abundante en España. Su posibilidad de valorización en el contexto de biorrefinerías es el objetivo del proyecto de investigación VALBISOL, en el que se aborda su empleo como materia prima lignocelulósica para la producción sostenible de biocombustibles y otros bioproductos. El principal desafío de la biomasa lignocelulósica reside en su compleja matriz estructural que dificulta el acceso a los carbohidratos, y para ello se ha evaluado la aplicación de diferentes pretratamientos, que permitan la posterior fermentación de los azúcares. En este trabajo, se presentan los resultados obtenidos con una estrategia en dos etapas de pretratamiento. En primer lugar, un pretratamiento ácido para solubilizar los azúcares hemicelulósicos y, en segundo lugar, un pretratamiento con organosolvente, en concreto glicerol, con el objeto de solubilizar parte de la lignina y dejar la celulosa más accesible para la producción de bioetanol.
En el pretratamiento ácido, (temperatura 150 °C, 2 % H₂SO₄, tiempo 5 min), se obtuvo un sólido enriquecido en celulosa y un hidrolizado rico en azúcares hemicelulósicos. Posteriormente, al sólido pretratado se aplicó una etapa de glicerolisis, en condiciones variables de temperatura (150-190 ºC) y concentración de glicerol (50-80 % v/v). Se alcanzaron recuperaciones de glucosa superiores al 90 % y grados de delignificación de hasta el 50 %. Los sólidos resultantes fueron sometidos a hidrólisis enzimática para evaluar la eficiencia del pretratamiento. Las condiciones óptimas de glicerolisis fueron 190 °C y 50 % de glicerol, obteniendo un sólido con 49,5 % de celulosa, rendimiento de hidrólisis enzimática de 83 %, en correlación con el valor predicho por el modelo matemático. Finalmente, el sólido se sometió a una etapa de sacarificación y fermentación simultáneas. La mayor producción de etanol, 25 g/L, se obtuvo con una carga de sólidos del 10 % en 48 h, obteniendo un rendimiento del 45 % (89 % respecto al teórico).
Los resultados demuestran que el pretratamiento secuencial ácido–glicerolisis constituye una estrategia efectiva para solubilizar azúcares hemicelulósicos y mejorar la accesibilidad enzimática de la celulosa y así maximizar su conversión a bioetanol.
Esta publicación es parte del proyecto de I+D+i PID2023-147594OB-C32, financiado/a por MICIU/AEI/10.13039/501100011033/ y “FEDER/UE”