René Carmona C. MSc.

René Carmona C. MSc.

Noviembre 15 2010

UNIVERSIDAD DE CHILE

FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y CONSERVACIÓN DE LA NATURALEZA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN MADERAS Y SUS BIOMATERIALES

Financiamiento

Proyectos:

 Domeyko-Energía

“Optimización del

tratamiento de lignocelulosas con miras a la obtención de bioetanol”

 CONICYT-AKA “Optimal

treatment procesess of

lignocellulotic for bioethanol production”

Bioetanol lignocelulósico



Fermentación de

azúcares presentes en la

materia prima.



3 usos:



Aditivo gasolinas



_{Directo como}

combustibles



Mezclado en diferentes

proporciones. En Chile

se aceptó 2 y 5%

bre 2010

Diversificación de la Matriz Energética

BIOETANOL DE SEGUNDA

GENERACION

Disponibilidad de Biomasa Forestal

Existe una disponibilidad

de 9,5 a 15 millones de m

3

representada por

Residuos

de:



La Industria de Transformación

Primaria.



Del Manejo y la Cosecha

forestal y



Del Bosque Nativo

bre 2010

Biomasa Forestal usada Energéticamente

TIPO

VOLUMEN

MMm

3 Corteza Bark

1,0

Aserrín Sawdust

3,5

Leña Firewood

10,0

CARACTERIZACIÓN DE LA BIOMASA

C

omposición Elemental de la Madera

Noviembre 2010

Elemento Porcentaje aproximado

Carbono 50%

Oxígeno 43%

Hidrógeno 6%

Caracterización de la Biomasa Lignocelulósica

No estructurales

:

Los Extraíbles (Fenoles, terpenos, azúcares y otros), ≤ 5 -10%.

Las compuestos inorgánicos o cenizas ( carbonatos, silicatos, oxalatos fosfatos) ≤1%

Estructurales

Pretreatment.

Objetivo

: Liberar la celulosa de la compleja matriz de la

pared celular

Noviembre 2010 • Físicos • Químicos ( basados en ácido o alcali y organosolv) • Físico-químico (steam explosion) • Biológico (Hongos de pudrición blanca)

Pretratamiento Biológico:

Hongos de Pudrición Blanca



Hongos de pudrición blanca

(HPB)

 Condiciones  4 hongos  Temperatura: 25 °C  Tiempos de incubación: 30, 45 y 60 días

 Ventajas: no requiere instalaciones ni equipos costosos, bajo requerimiento energético, amigable con el

medioambiente

Hidrólisis enzimática de la celulosa.

Noviembre 2010

Complejo enzimático comercial: Celluclast L 1,5 y Novozyme

Objetivos

 Evaluar el rendimiento de azúcares fermentables obtenidos a partir de la hidrólisis enzimática de residuos de Nothofagus pumilio (Poepp. et Endl.) Krasser. y Eucalyptus globulus Labill., pretratados con hongos de pudrición blanca.

Método

Noviembre 2010 Preparación de residuos lignocelulósicos de lenga y eucalipto Pretratamiento biológico Hidrólisis enzimática Medición glucosa Medición azúcares reductores Fracción líquida Fracción sólida

Pérdida de Peso de Residuos Forestales

Pretratados con HPB

Noviembre 2010 0 10 20 30 40 T . v e rs ic o lo r P . o s tr e a tu s S . h ir s u tu m G . a p p la n a tu m P. c h ry s o s p o ri u m P . g ig a n te a L . e d o d e s C. s u b v e rm is p o ra A . a lb id u s P . p e lli c u lo s a W e ig h t L o ss (% ) 30 days 45 days 60 days 0 10 20 30 40 T . ve rsi co lo r P . o st re a tu s S . h ir su tu m G . a p p la n a tu m P. ch rys o sp o ri u m P . g ig a n te a L . e d o d e s C. su b ve rm isp o ra A . a lb id u s P . p e lli cu lo sa Wei ght Loss (%) 30 days 45 days 60 days

Resultados pretratamiento biológico

0 5 10 15 20 25 30

Stereum Ganoderma Lentinus Ceriporiopsis

Pérdida de peso (%) para eucalipto

30 45 60 0 5 10 15 20 25 30

Ganoderma Lentinus Ceriporiopsis Aurantioporus

Pérdida de peso (%) para lenga

30 45 60

Hidrólisis enzimática de eucalipto y lenga

pretratados con HPB y ácido diluido

Mejores condiciones encontradas:

Parámetros Lenga Eucalipto

Concentración H₂SO₄ [%v/v] _{0,5% 0,75%}

Cepa fúngica _{Ceriporiopsis subvermispora Stereum hirsutum}

Tiempo de incubación [días] _{45 45}

Razón glucosa/azúcares reductores

0,79 0,91

Bioetanol teórico(1) _{120 L/Ton 194 L/Ton}

Eficiencia de la Hidrólisis Enzimática post

Pretratamiento Fungoso

Noviembre 2010 Eucalyptus globulus 0 100 200 300 400 S. hirsutum G. applanatum Sulphuric acid Condition/Fungi S u g a r g /kg b io m a ss

Reducing Sugars Glucose

Nothofagus pumilio 0 100 200 300 400 S. hirsutum G. applanatum Sulphuric acid Condition/Fungi S u g a r g /kg b io m a ss

Concentración de glucosa en función de la especie

forestal, hongo y tiempo

0 5 10 15 20 25 12 7 168 190 Te st igo 188 147 117 127 168 190 Te st igo 188 147 117 127 168 190 Te st igo 188 147 117 127 168 190 Te st igo

N. pumilio P. radiata B. pendula P. sylvestris (albura) P. sylvestris (duramen) A. incana P. abies Glucosa (g/L) 45 días Glucosa (g/L) 60 días

[email protected]

Laboratorio Química de la Madera.

Departamento de Ingeniería en Maderas y sus Biomateriales.

Facultad de Ciencias Forestales y de la Conservación de la Naturaleza.

Universidad de Chile