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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO Facultad de Ingeniería Química. Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

Facultad de Ingeniería Química

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química

TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO

“Producción de Bioetanol a partir de los desechos Lignocelulosicos Industriales del Asparagus Officinalis L”

Presentado por:

Br. Millones Reaño, Enrique Jonathan

Br. Nuñez Gonzales, Charly James

Asesor:

Ing. Manuel Isaías Vera Herrera

Trujillo, Julio del 2011

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AGRADECIMIENTO

A Dios por darme la fuerza y salud para realizar este sueño.

Al Ing. Manuel Vera Herrera, Mg. Sc. por estar a mi lado durante el desarrollo de mi tesis.

A todo el personal del Departamento de Ingeniería Química, Ingenieros: Dr. Noé Costilla Sánchez, Dr. José Rivero Méndez, Ms. Walter Moreno Eustaquio, Ms. José Luis Silva Villanueva, Ms. Juan Saldaña Saavedra por ser partícipes de este logro pues sin su colaboración no hubiese sido posible, gracias una y mil veces.

A mi asesor Ing. Manuel Isaías Vera Herrera, Mg. Sc. por brindarme la oportunidad de realizar la pasantía de tesis en los Laboratorios de Operaciones Unitarias y Químico Física de la Facultad de Ingeniería Química - UNT, brindarme su asesoría técnica, experiencia y sobre todo su valor humano, gracias siempre le estaré agradecido.

A todo el personal que labora en los Laboratorios de Ingeniería Química por su gran colaboración a la hora de realizar los análisis.

A mis amigos y compañeros de estudios y espero que este logro les sirva de ejemplo a seguir.

Al cuerpo de profesores que integra la Facultad Ingeniería Química por todos los favores recibidos.

Y toda la plana administrativa que labora en la Facultad de Ingeniería Química.

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DEDICATORIA

(Enrique y Charly)

Esta Tesis va en especial dedicación a nuestros padres, por todo lo que nos han dado en esta vida, especialmente por sus sabios consejos y por estar siempre a nuestro lado en los

momentos más difíciles de la vida.

A nuestros amigos por acompañarnos en cada

una de las etapas de la vida universitaria y estar siempre dispuestos a luchar por nuestras metas trazadas.

A nuestras parejas (Tatiana y Sofía), por darnos tanto amor y cariño la cual es pieza fundamental de nuestros logros.

A mi hijo, Sebastian, que con sus ojitos y cariño me dan la fuerza necesaria para estar de pie y con la cabeza en alto para enfrentar cualquier situación por difícil que sea.

Finalmente a Mi Padre, Dios, que nos cuidada día a día en cada paso que damos, siendo Dios el único que sabe de nuestro triunfo como profesionales.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

Facultad de Ingeniería Química

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química

Producción de Bioetanol a partir de los desechos Lignocelulosicos Industriales del Asparagus Officinalis L

JURADO

EL JURADO HACE CONSTAR QUE ASIGNO A ESTA TESIS LA CALIFICACIÓN DE:

Ing. José Luis Silva Villanueva, Ms Presidente

Ing. Manuel Vera Herrera, Ms. Ing. Juan Saldaña Saavedra, Ms. Asesor Académico Secretario

Trujillo, Julio del 2011

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ÍNDICE AGRADECIMIENTO DEDICATORIA JURADO DICTAMINADOR ÍNDICE GENERAL... i ÍNDICE DE TABLAS ... iv ÍNDICE DE FIGURAS ... v RESUMEN ... vi I. ... IN TRODUCCIÓN ... 1 II. ... O BJETIVO……….12 III. ... M ATERIAL Y MÉTODOS ... 13 1. ... Ma terial ... 13 1.1. ... Ma terial Biológico ... 13 2. ... Mé todos y Técnicas ... 13

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UNT

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2.1. ... Ac ondicionamiento de los bioreactores ... 13

2.2. ... Tr atamiento del sustrato ... 13

2.3. ... Re activación de la cepa ... 14

2.4. ... Pre paración del inoculo ... 14

2.5. ... Pr oceso de producción del bioetanol: fermentación ... 14

2.6. ... De terminación del producto... 15

2.7. ... D eterminación de la influencia de la concentración de azúcares

reductores totales de "peladilla*' de Asparagus officinalis en la

producción de bioetanol por Candida atilis. var. major ... 15

2.7.1... C uantificación de la proteína unicelular ... 15

2.7.2... C uantificación de los azúcares reductores totales

residuales ... 15

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2.7.3... D eterminación del rendimiento "Y" en base a azúcares

reductores totales suministrados ... 16

2.7.3.1. ... Re ndimiento de Proteína unicelular ... 16

2.7.3.2. ... Re ndimiento de etanol ... 16 2.7.4... C álculo de la productividad ... 16 2.7.5... A nálisis estadístico ... 17 IV. ... RE SULTADOS ... 18 V. ... DI SCUSIÓN ... 21 VI. ... PR OPUESTA ... 27 VII. ... C ONCLUSIÓN ... 29 VIII. ... RE FERENCIA BIBLIOGRÁFICA ... 30 ANEXOS:

ANEXO 1: Variedad de Asparagus officinalis proveniente de laEmpresa Agroindustrial DANPER SA ... 52 ANEXO 2. Diseño del bioreactor tipo tanque agitado ... 54

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ANEXO 3: Esterilización del sistema de fermentación en cámara UVse aprecia el fluorescente de luz UV "ON ... 55 ANEXO4: Tratamiento de la "peladilla-" para extraer los azúcares

reductores totales "ART” ... 56 ANEXO 5: Tindalización del caldo fermentativo ... 57 ANEXO 6: Observación y proceso de reactivación y preparación del

inoculo de la levadura Candida utilisvar.majorC.E.C.T. 1430 ... 58 ANEXO 7: Sistema de Operación del bioproceso para la producción de

bioetanol y proteína unicelular ... 59 ANEXO 8: Composición del Agar sales minerales para la determinación

del porcentaje de bioetanol con el Alcoholímetro ... 60 ANEXO 9: Determinación de la proteína unicelular neta producida de

Candida utilis var .major C.E.C.T. 1430 ... 61

ANEXO 10: Cuantificación de los azúcares reductores totales residuales ... 62 ANEXO 11. Valores originales de variables en ensayes de azúcares

reductores totales "ART" (g/1) Consumidos ... 63 ANEXO 12. Valores originales de variables en ensayes de proteína

unicelular neta producida"X" (g/L) de Candida utilis. var.

Major C.E.C.T. 1430 ... 64

ANEXO 13. Valores originales de producción de bioetanol "e" (g/1) del desecho lignocelulósico ... 65

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ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1. Resultados promedio de la producción, aprovechamiento, rendimiento y productividad del bioproceso de producción del bioetanol del desecho lignocelulósico "peladilla" de

Asparagus officinalis "espárrago" por Candida milis. var.major C.E.C.T. 1430 durante 72 horas de fermentación a

25°C ... 21 TABLA 2: Valores de "t" calculado al comparar promedios (método "t")

del consumo de diferentes concentraciones de azúcares reductores totales "ART ... 28 TABLA 3: Valores de "t" calculado al comparar promedios(método "t")

de la producción de proteína unicelular ... 29 TABLA 4: Valores de "t" calculado al comparar promedios (método "t")

del rendimiento "Y" en relación a la proteína unicelular neta producida y el sustrato consumido ... 30 TABLA 5: Valores de "t" calculado al comparar promedios (método

"t")de la productividad "P" de la proteína unicelular neta producida ... 31 TABLA 6: Valores de "t" calculado al comparar promedios (método

"t")de la producción de bioetanol ... 32 TABLA 7: Valores de "t" calculado al comparar promedios (método "t")

del rendimiento "Y" en relación al bioetanol producido y al sustrato consumido ... 33

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TABLA 8: Valores de "t" calculado al comparar promedios (método "t") de la productividad "P" de la producción del bioetanol producido ... 34

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: Consumo de los azúcares reductores totales "ART" g/L de "peladilla" de Asparagus officinalis "espárrago" durante 72 horas de fermentación... 22 Figura 2: Producción de proteína unicelular "X" g/L de Candida utilis.

var. Major C.E.C.T. 1430 a partir de azúcares reductores totales "ART" de "peladilla" de Asparagus officinalis, durante 72 horas de fermentación... 23 Figura 3: Producción de etanol "E" (%) por Candida utilis. var. major

C.E.C.T. 1430, a partir de azúcares reductores totales "ART" de "peladilla" de Asparagus officinalis, durante 72 horas de fermentación ... 24 Figura 4: Rendimiento "Y" (%) de la proteína unicelular de

Candidautilis. var. major C.E.C.T. 1430, en relación a la

concentración de azúcares reductores totales "ART" consumidos de"peladilla" de Asparagus officinalis,

"espárrago" durante 72 horas de fermentación ... 25 Figura 5: Rendimiento "Y" (%) de bioetanol producido por

Candidautilis. var. major C.E.C.T. 1430, en relación a la

concentración de azúcares reductores totales "ART" y consumidos de "peladilla" de Asparagus officinalis, "espárrago" durante72 horas de fermentación ... 26

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Figura 6: Comparación entre el rendimiento teórico y experimental de la producción de proteína unicelular de Candida utilis. var.

Major C.E.C.T. 1430, en relación al sustrato consumido

"ART" (g/L) de "peladilla" de Asparagus officinalis, "espárrago ... 27

RESUMEN

El objetivo de la presente tesis fue realizar la producción de bioetanol a partir del

desecho lignocelulósico "peladilla" de Asparagus offwinalis"espárrago" utilizando

Candida utilis var. .major CECT 1430. Para ello se procedió a realizar el

pre-tratamiento de la peladilla de espárrago mediante métodos químicos, físicos y

fisicoquímicos.

Posteriormente, se procedió a realizar la extracción de Azúcares Reductores

Totales "ART", determinándose una concentración máxima de 7 g/L con lo cual se

constituyó el caldo fermentativo.

Antes de iniciar el proceso de fermentación, se construyó un bioreactor de 16 cm

de altura tipo tanque agitado con turbina Rushton y se procedió a la preparación del

inoculo a partir de la cepa Candida utilis var major CECT 1430. El medio de cultivo

fue formulado a partir de diluciones de azúcares reductores totales desde 7.0 hasta

0.85 g/L. El bioproceso se llevó a cabo a 25°C, a un pH de 4.0 a 4.5 y durante un

tiempo de 72 horas; transcurrido este tiempo se procedió a determinar el porcentaje

de etanol. Se encontró que la proteína unicelular y el porcentaje de etanol aumentan

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progresivamente desde 0.13 hasta 1.80 g/L y desde 0.40 hasta 2.04%

respectivamente, a medida que se aumenta la concentración de "ART" provenientes

de peladilla de espárrago.

Se concluye que la producción de bioetanol aumenta a medida que aumenta la

concentración de "ART" proveniente de peladilla.

Asimismo, el rendimiento óptimo de C. utilis var. Major correspondiente al

91.66%) se obtiene a la concentración de 1.75 g/L disminuyendo conforme se

aumenta la concentración de azúcares reductores. El valor más alto en la producción

de bioetanol 2.04% es equivalente a 20.4 ml de etanol y se encuentra a una

concentración de 7 g/L de A.R.T." de "peladilla" de Asparagus officinalis.

"espárrago".

Palabras claves: Bioetanol, biocombustibles, desechos lignocelulósicos.

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ABSTRACT

The aim of this thesis was to make the production of bioethanol from

lignocellulosic waste "peladilla" Asparagus offwinalis "asparagus" using Candida

utilis var. .major CECT 1430. This proceeded to perform the pre-treatment of

peladilla asparagus by chemical, physical and physicochemical methods.

Subsequently, we proceeded to perform the extraction of Total Reducing Sugars

"ART", determining a maximum concentration of 7 g / L with which the fermentation

broth was established.

Before starting the fermentation process, a bioreactor of 16 cm stirred tank with

Rushton turbine and proceeded to the preparation of the inoculum from the Candida

strain utilis var major CECT 1430. The culture medium was formulated was

constructed from dilutions of total reducing sugars from 7.0 to 0.85 g / L. The

bioprocess was carried out at 25 ° C, at pH 4.0 to 4.5 and for a time of 72 hours; After

this time proceeded to determine the percentage of ethanol. It was found that single

cell protein and ethanol percentage increase progressively from 0.13 to 1.80 g / L and

from 0.40 to 2.04%, respectively, as the concentration of "ART" from asparagus

peladilla increases.

It is concluded that the production of bioethanol increases as the concentration of "ART" from peladilla.

Furthermore, optimal performance of C. utilis var. corresponding to 91.66%) Major is obtained 1.75 g concentration / L decreases as the concentration of reducing sugars increases. The highest value in the production of bioethanol 2.04% is equivalent to

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20.4 ml of ethanol and at a concentration of 7 g / L A.R.T. "of" peladilla "of Asparagus officinalis." Stud ".

Keywords: Bioethanol, biofuels, lignocellulosic wastes.

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I. INTRODUCCIÓN

Según informes de la International Energy Agengy - IEA (2005) y el Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC (2007). En los últimos años, el mundo está enfrentando el agotamiento progresivo de sus recursos energéticos basados mayoritariamente en combustibles no renovables. Al mismo tiempo, la demanda mundial de energía aumenta a ritmo cada vez más creciente, a pesar de que la eficiencia de muchos vehículos, aparatos eléctricos y procesos industriales ha mejorado; ocasionando con ello la dependencia energética y económica de los países productores de petróleo. Por otro lado, según Hoeneisen (1997), el consumo global de combustibles fósiles genera enormes cantidades de gases contaminantes del tipo dióxido de carbono (C02), metano (CH4) y óxido nitroso (N20); de los cuales el C02

es el principal gas con efecto invernado. Según la IEA (2001), la concentración atmosférica de este gas ha aumentado de 280 ppm en 1750 hasta 379 ppm en el 2005, la cual representa la máxima concentración alcanzada en los últimos 650 mil años.

Estos cambios en la composición de la atmósfera están incrementando el efecto invernadero y están originando cambios en el clima del planeta. Según el Institute for Plasma Physics Rijnhuizen (2005), la temperatura media del aire podría aumentar entre 1.4 y 5.8 grados centígrados y el nivel del mar podría subir entre 9 y 88 cm para el año 2100 las consecuencias de este cambio climático serían inundaciones en las zonas bajas de todos los continentes y aún más extremos eventos climáticos: huracanes y lluvias torrenciales en zonas tropicales, sequías en las zonas áridas, olas de calor entre otros efectos negativos, cuya vulnerabilidad será mayor en los países en desarrollo (Intermedíate Technology Development Group - ITOG, 2004).

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Según el Energy Proyect (2001), reducir la alta dependencia energética de los productos petrolíferos y aumentar la seguridad del suministro de un combustible sostenible en el sector del transporte se ha constituido en un objetivo prioritario de la estrategia energética en la Unión Europea y América Latina. Diversas investigaciones y proyecciones muestran que la única forma de enfrentar esta problemática y lograr las metas esperadas es hacer uso de nuevas alternativas energéticas y realizar esfuerzos para aprovechar los recursos energéticos renovables; tal y como lo ha anunciado el World Energy Council (2004).

Frente a esta problemática, la biotecnología, ofrece múltiples alternativas tecnológicas como la producción de los llamados biocombustibles líquidos. El término biocombustible abarca a todos aquellos combustibles derivados de la biomasa vegetal. Se trata por tanto, de combustibles de

origen vegetal que tienen características parecidas a las de los combustibles fósiles, lo que permite su utilización en motores sin tener que efectuar modificaciones importantes. Además no contienen azufre (uno de los principales causantes de la lluvia acida), ni contribuyen a aumentar la cantidad de C02 emitido a la atmósfera,

por lo tanto estos biocombustibles constituyen una adecuada alternativa energética y ecológica para el mundo (Camps y Martín, 2002).

Progresos de la Biotecnología

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Se pueden distinguir dos clases de biocombustibles líquidos para su utilización en el sector transporte: Los bioaceites, obtenidos a partir de cultivos de semillas oleoginosas como la colza, soja o el girasol, y que pueden ser utilizados en forma de aceite sin refinar o modificarlos, mediante un proceso químico denominado transesterificación para obtener esteres metílicos o etílicos llamados biodiesel. Tienen aplicación en motores diesel, sustituyendo al gasóleo o mezclados con el(Ballesteros, 2001). El alcohol etílico llamado bioetanol y su derivado el ETBE (5-etil-ter-butil-eter), ambos pueden utilizarse en motores Otto, sustituyendo a la gasolina o bien mezclado con ella en distintas proporciones.

El bioetanol es el etanol obtenido a partir de materiales vegetales muy diversos como almidón contenido en semillas de trigo, maíz, azúcares contenidos en la caña de azúcar o remolacha y celulosa contenida en la paja de cereales, en la madera y en residuos agrícolas, urbanos e industriales (Palacio, 1996). A escala mundial el bioetanol ha

adquirido un gran valor por la posibilidad de su uso como combustible, ya sea mezclado con gasolina o con petróleo y sobre todo porque constituye una fuente renovable de energía. Su mezcla con los productos anteriores proporciona un combustible de mejor calidad, además de las posibilidades que brinda la alcoquímica

Bioetanol es un alcohol de origen vegetal

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como ruta de desarrollo de nuevos productos a partir del etanol y la creciente demanda que tiene el ETBE (etilterbutil éter) obtenido a partir de etanol, para oxigenar el combustible, sustituyendo de esta forma a los aditivos con plomo, con lo cual se logra disminuir considerablemente la contaminación del medio ambiente (Blanco, 1992).

La tasa de crecimiento de la producción de bioetanol elaborado a partir de azúcar, maíz y almidón se ha duplicado desde el 2003 a la fecha. Actualmente el bioetanol representa 90% del biocombustible producido a nivel mundial con una

producción total de 50,988 millones de litros; siendo el primer productor mundial Estados Unidos con un 36% y el segundo Brasil con 33% del total producido (Instituto Nacional del Desarrollo, 2005). Se ha estimado que la demanda mundial de bioetanol será de aproximadamente 66 mil millones de litros para el año 2010

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(Energy Project. 2001) lo cual conllevará a un aumento significativo en las políticas promotoras de la producción de bioetanol a nivel mundial (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas de España, 2005). Sin embargo, frente a las grandes oportunidades comerciales que tiene el bioetanol en cuanto a su producción, en la actualidad sólo se está utilizando el 1% de substitución del petróleo por bioetinol a nivel mundial (Fernández, 2005).

Si bien es cierto que a nivel mundial se están implantando medidas para llegar a porcentajes más altos de substitución, el principal problema por el que se atraviesa es el precio del petróleo en el mercado internacional. Esto quiere decir que si los precios del petróleo se encuentran en sus niveles históricos de aproximadamente $ 20 por barril en el 2005, la producción de bioetanol resultaría antieconómica (Calvo, 2006).

Para mejorar la competitividad del bioetanol frente a los combustibles derivados del petróleo. Según propone Olguín y Tellez (2000), se deben reducir los costos de producción, y para ello es necesario reducir el precio de las materias primas, ya que estas suponen alrededor del 60% del costo final del etanol. Es necesario por lo tanto, desarrollar nuevos cultivos y considerar la biomasa secundaria y los residuos orgánicos como recursos complementarios para la producción de biocombustibles. La utilización de biomasa lignocelulósica es, a mediano plazo, la opción más prometedora para la obtención de bioetanol a bajos costos, posibilitando que este producto pueda ser adoptado por la industria, propuesta reforzada por Isaraelidis y Coduonis (1982).

Bajo el término biomasa lignocelulósica se incluye toda la materia orgánica que tiene su origen inmediato en un proceso biológico (Fernández, 1995). Li formación de biomasa vegetal a partir de luz solar se lleva a cabo mediante la fotosíntesis, gracias a la cual se forman moléculas de alto contenido energético en forma de energía química. La producción de biomasa a escala global en el planeta es

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muy alta, estimándose que la fotosíntesis fija anualmente 2,2 x 10 toneladas de peso seco de biomasa, lo que impone unas diez veces la demanda energética mundial.

Según refieren Pimentel et ü. (2005), la biomasa lignocelulósica difiere en un aspecto principal de los materiales a base de almidón: la composición de la materia prima. La biomasa lignocelulósica está compuesta, principalmente, por celulosa, hemicelulosa y lignina. La celulosa es un polímero lineal de monómeros de glucosa, el cual no es susceptible a la acción de las amilasas, utilizadas para la hidrólisis de los azúcares monoméricos del almidón. La hemicelulosa es un polímero ramificado de glucosa y xilosa. La hidrólisis de la hemicelulosa es alcanzada bajo condiciones acidas o alcalinas suaves. La cantidad de hemicelulosa y celulosa, y sus consecuentes azúcares monoméricos, dependen grandemente de la naturaleza y la fuente de la biomasa lignocelulósica (Duff et al., 1996). Sin embargo, ambas fracciones, la hemicelulosa y la celulosa, son una fuente potencial de azúcares fermentables. No obstante, ambos polímeros, que constituyen elementos estructurales del reino vegetal, están protegidos por una cobertura de lignina, la que no puede ser fermentada a etanol, y como tal es un material residual (Higachi, 1990).

El proceso de obtención de etanol a partir de un residuo lignocelulósico involucra como (-tapa fundamental la producción de azúcares fermentables. a partir de celulosa y hemicelulosa (Ballesteros, 2000). Sin embargo debido a su compleja estructura físico-química y a lacristalinidad de la celulosa, los materiales lignocelulósicos son, en general, de muy baja susceptibilidad a los ataques enzimáticos y microbianos, razón por la cual se hacen necesarios tratamientos previos que permitan modificar y destruir la compleja estructura del material lignocelulósico (Adler, 1997).

Se han establecido diferentes métodos de pretratamientos para poder liberar los azúcares presentes en los materiales lignocelulósicos. Estos incluyen métodos físicos, físico-químicos, químicos y biológicos. Cortar o moler el material lignocelulósico hasta obtener partículas finas de aproximadamente 1 mm de tamaño. Esto no sólo

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incrementa el área superficial para el crecimiento microbiano, sino también produce rotura de células y reduce la cristalinidad y el grado de polimerización de la celulosa, facilitando de esta forma el ataque microbiano (Doelle et al., 1992).

El material lignocelulósico debe ser sometido a procesos de prehidrólisis e hidrólisis para solubilizar hemicelulosas y liberar la glucosa que será finalmente fermentada por el microorganismo adecuado (Bjerre et al., 1996). Se sugiere realizar tratamientos físicos en autoclave acoplado con hidróxido de sodio, con vapor o explosión por congelamiento por amoníaco así como también hidrólisis acida con

ácido sulfúrico o básica empleando hidróxido de sodio diluido con la finalidad de causar hinchamiento aumentando el área superficial interna y un decrecimiento en la cristalinidad de la celulosa, separación de los enlaces estructurales entre la lignina y

Ciclos del proceso de Bioetanol

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los carbohidratos y ruptura de la estructura de la lignina (Israelidis y Evangelopoulos, 1980).

El proceso de hidrólisis de los materiales lignocelulósicos produce variedad de azúcares del tipo hexosas y pentosas que no pueden serfermentadas con la levadura estándar usada en la industria del etanol; por lo tanto la producción de etanol a partir de estos azúcares requiere el uso de microorganismos seleccionados especialmente o modificados genéticamente (C. Valdez, 1997 y R. Zamora, 1996).

Históricamente la levadura más utilizada para la obtención de bioetanol es

Saccharomyces cerevisiae, que convierte las hexosas en etanol en condiciones

anaeróbicas, generando 2 moles de compuesto portador de energía en los seres vivos, el adenosíntrifosfato (ATP), por cada mol de hexosa consumida, además de 2 moles de etanol. Sin embargo tiene la desventaja de no poder fermentar pentosas y no tolerar temperaturas muy elevadas (García et al, 1993).

Se han evaluado otros microorganismos con capacidad de hidrolizar la celulosa, asimilar o fermentar pentosas y de trabajar en condiciones termofílicas con la finalidad de evitar problemas asociados al sobrecalentamiento de los fermentadores y evitar el recalentamiento, con lo cual se espera reducir los costos de producción (Gera et al., 1997). Entre las levaduras capaces de fermentar a temperaturas mayores a 40°

C se han seleccionado a Kluyveromyces marxianus, Pichiastipitis,

Pachysolentannophilusy Candida utilis las cuales están siendo empleadas en trabajos

de investigación a fin de optimizar su tasa de producción de etanol (Ballesteros et al., 1993 y Barron et al., 1995).

La economía peruana tiene alta dependencia de las fluctuaciones de los precios internacionales. El constante incremento de los precios de los combustibles genera a menudo expectativa de inflación (Banco Central de Reserva, 2006). Asimismo el uso de combustibles fósiles genera contaminación por azufre, dióxido y monóxido de carbono en las principales ciudades del país (Eco Perú, 2005). Teniendo en cuenta lo

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anterior el gobierno está tomando medidas para promocionar e incentivar la producción y uso del etanol como biocombustibles (Grupo Técnico de Biocombustibles, 2002).

Referente a esto en el 2005, se aprobó el Reglamento de la Ley de Promoción del Mercado de los biocombustibles mediante el Decreto Supremo 013-2005- EM, el cual establece el contenido de 7.8% de etanol en las gasolinas, lo que determina 24 millones de galones de etanol como demanda total de biocombustible en el mercado peruano (Ministerio de Energía y Minas, 2005).

El Ministerio de Agricultura (2006), para lograr atender esta demanda, ha destinado gradualmente 40 mil hectáreas de caña de azúcar, lo cual corresponde al 50% de las hectáreas destinadas a la producción de caña de azúcar. Al respecto ya se vienen realizando algunos proyectos para que en el país se inicie la obtención de etanol a partir de la caña de azúcar; en ese sentido los diversos complejos azucareros del país tienen dentro de sus planes la instalación de los ajustes necesarios en su infraestructura para la obtención de este carburante, así mismo la empresa Maple ha comprado 10,000 hectáreas de terreno en Piura destinadas a la siembra de caña de azúcar para la producción de etanol (Instituto del Azúcar del Perú, 2006).

Sin embargo a pesar de todas las ventajas que presenta la caña de azúcar para la obtención de bioetanol, la comercialización de este biocombustible en el sector transporte depende en gran parte del precio del barril de petróleo. Se estima que mientras el precio se mantenga por encima de US $ 40 no habría problemas para los complejos azucareros (Agroenfoque, 2007). No obstante el costo de producción del etanol está íntimamente relacionado y es dependiente del costo de materia prima utilizada, del volumen y de la composición de la misma (Gonzales et al, 2005).

Cabe resaltar que si bien en nuestro país el cultivo de caña de azúcar es rentable y se cuenta con experiencia en el manejo del cultivo, no se debe olvidar que es un

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cultivo agrícola y que está sujeto a fuerzas socio-económicas distintas de las meramente energéticas. Las propuestas de inversión en este rubro no han evaluado adecuadamente la limitación que representa la disponibilidad real de agua; el país cuenta con una descarga anual de agua estimada en 32 000 mm3 proveniente de la vertiente del pacífico (Gianella, 2006). Asimismo, la mayor proporción de la descarga anual ocurre en un período de 2 a 3 meses, sin que exista posibilidad para su almacenamiento.

Estadísticas del Instituto Nacional del Desarrollo (2005), señalan que cerca del 30% de dicha descarga anual se destina para fines agrícolas. En el Perú el consumo anual promedio de agua para la caña de azúcar alcanza 18-20 mm3/ha. El desarrollo de 40 mil hectáreas de caña de azúcar para producir bioetanol, implicaría la dotación de agua en el orden de 800 000 mm3 de agua, lo cual hace poco viable en el tiempo la obtención de bioetanol a partir de caña de azúcar.

Ante las limitaciones descritas se hace necesario buscar nuevas alternativas para la obtención de bioetanol, las que deben estar orientadas a los recursos lignocelulósicos especialmente aquellos que son abundantes en la región y que se encuentran como residuos o desechos.

Desde la década del ochenta, bajo la llamada exportación no tradicional de productos agropecuarios, se incrementó la producción de Asparagus officinalis "espárrago" en la costa peruana, principalmente en los valles de Chao, Moche y Virú del departamento de La Libertad. Los precios atractivos en el mercado internacional no solo llevaron a la ampliación progresiva de la superficie sembrada bajo técnicas modernas sino también a la instalación de plantas que procesan y envasan el producto (Instituto Peruano del Espárrago, 2004).

Como parte del proceso de pelado de espárrago en las plantas conserveras, se obtiene la peladilla lo que constituye aproximadamente el 25% en peso del espárrago

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adquirido. Una planta conservera de mediana infraestructura, procesa al día 60 TM de espárrago y desecha 15 TM de "peladilla"; este subproducto crudo es usado como alimento al ganado, sin embargo es necesario antes enriquecer el producto adicionándole proteínas.

Teniendo en cuenta que La Libertad es un departamento líder en la producción de espárrago y que debido a las políticas implantadas por el gobierno para impulsar la agroexportación y la producción de bioetanol. Ambos rubros tenderán a crecer significativamente en las próximas décadas, por ello la presente investigación plantea utilizar el desecho lignocelulósico "peladilla" de Asparagus officinalis "espárrago" como materia prima para la producción de bioetanol reemplazando en el proceso a S.

cereviseae por C. utilis, su desarrollo ofrece la ventaja de reducir el costo de

producción de bioetanol debido a los bajos costos de la materia prima. Esto permitirá centrar la atención de los investigadores y políticas de reutilización de los desechos y residuos lignocelulósicos que abundan en nuestro medio en forma de rastrojos agrícolas de caña de azúcar, maíz, paja de arroz, trigo, hierbas y madera de mala calidad presente en los bosques nativos del país y otros que en la actualidad no tienen mayor uso comercial y que podrían convertirse en bioetanol brindando la gran oportunidad de generar no solo biocombustible para el transporte sino también productos de alto valor comercial a partir de la biomasa lignocelulósica como el furfural, con una importante aplicación industrial como materia prima para la producción de alcohol fufurílico, que a su vez es el producto de partida para la producción de resinas furánicas y disolventes.

A partir de los xilanos, podría obtenerse xilitol para su utilización en la industria alimentaria como edulcorante. De la fermentación de la xilosa también puede obtenerse acetona, ácido acético y butanol que son la base de numerosos productos. De la fracción de lignina podrían obtenerse quelantes, lignosulfonatos y productos químicos como el catecol, vainillina y diferentes aditivos de la gasolina, lo cual significaría un enorme potencial económico para el país.

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II. OBJETIVOS 1. Objetivo General:

 Propiciar la producción de bioetanol a partir de residuos agrícolas lignocelulósicos en la Región La Libertad.

2. Objetivos Específicos:

 Cuantificar los productos y residuos a fin de definir las especies vegetales más apropiadas para la producción de bioetanol.

 Caracterizar químicamente las especies y sus residuos.

 Definir los parámetros para los procesos de hidrólisis y fermentación, y determinar el rendimiento de los residuos de las especies seleccionadas.

 Establecer la factibilidad económica de la producción de bioetanol a partir de residuos agrícolas lignocelulósicos.

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III. MATERIAL Y MÉTODOS 1. Material.

1.1. Material Biológico.

Se utilizó una cepa liofilizada de Candida utilis var. major C.E.C T. 1430.

'"Peladilla" de Asparagus officinalis proveniente de la Empresa Agroindustrial DANPER SA. ubicada en la Provincia de Trujillo Departamento de La Libertad - Perú (Anexo 1).

2. Métodos y técnicas.

2.1. Acondicionamiento de los biorreactores.

Se emplearon 5 biorreactores tipo tanque agitado de 1L de capacidad; con 16 cm de altura, 10 cm de diámetro y 10 cm de base y se les adaptó una tapa a presión de jebe Microporoso de 2 pulgadas de grosor (León, 2005). (Anexo 2).

Cada reactor fue equipado con un sistema de agitación previamente desinfectado en la cámara UV durante tres tiempos cíe 1 hora con un descanso de 5 minutos entre ellos (León, 2005).

2.2. Tratamiento del sustrato.

La peladilla de Asparagus officinalis fue tratada según (Barrena, 1999) y (Bardales et al, 2009). Se determinó la concentración de "ART" azúcares reductores totales según el método de Folin-Wu (Folin O. y H. Wu, 1920) (Anexo 4) preparándose las concentraciones siguientes 7.0, 3.5, 1.75, 0.85, (g/L de ART), las mismas que constituyeron el caldo fermentativo. A éste caldo fermentativo se le adicionó 0.70 g de sulfate de amonio q.p. (Bailón, 2001) posteriormente éste fue esterilizado por tindalización a 80°C durante

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30 minutos dejando enfriar y repitiendo el proceso por dos veces más.(Anexo 5).

2.3. Reactivación de la cepa.

La cepa fue reactivada según Bailón (2001) en caldo sabouraud y medio de mantenimiento (Manual Difco, 1985).

2.4. Preparación del inoculo.

El cultivo de la cepa de C. utilis var. majorfue sembrado en el medio de mantenimiento (agar sabouraud) e incubado durante 24 horas a 30°C (Marchand, 1997). Del desarrollo de este cultivo se hizo un traspaso al medio de propagación compuesto por 400 ml de caldo sabouraud-oxitetraciclina (Manual Difco, 1985) el cual se incubó a temperatura ambiente durante 24 horas, la pureza del cultivo se verificó por observación microscópica (León, 2005).

El inoculo tuvo una concentración celular de 9 x 106cel/mL (Gómez, 1999).

2.5. Proceso de producción de bioetanol: Fermentación.

En cada biorreactor se adicionó 630 mL del caldo fermentativo a las concentraciones de estudio (7.0, 3.5, 1.75 y 0.85) (g/L.ART), la fuente nitrogenada (sulfato de amonio, a 1 g/L.) y 70 mL del inoculo previamente preparado.

El bioproceso se realizó a un pH de 4.5 — 5.0 y durante un lapso de 72 horas a una temperatura de 25° C ± 3o C (Caballero, 2000).

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Además se realizó un ensayo control (630 mL de melaza diluida a 7.0 g/L. ART, 70 ml de inoculo y 0.7 g de sulfato de amonio.). Todo este proceso se repitió 2 veces más (Torres, 1997)

2.6. Determinación del producto.

Transcurrido el tiempo de fermentación, se procedió a determinar el porcentaje de alcohol mediante el alcoholímetro. (Caballero, 2000)

2.7. Determinación de la influencia de laconcentraciónde azúcares reductores totales de"peladilla"deA. officinalis en la producción de bioetanol por Candida utilis var. major.

2.7.1. Cuantificación de la Proteína unicelular.

La producción de proteína unicelular por C. utilis var. major, se realizó durante 72 horas (Caballero, 2000). Transcurrido dicho tiempo, se centrifugaron los caldos fermentativos a 3000 rpm durante 20 minutos. Posteriormente se eliminó el sobrenadante y el sedimento se lavó 3 veces con agua destilada estéril. Los sedimentos fueron colocados en placas petri de peso conocido y llevados a estufa a 70°C hasta peso constante, las cuales luego fueron pesadas con la finalidad de obtener el peso seco de la biomasa (Gómez , 1999 ).

2.7.2. Cuantificación de los azúcares reductores totales residuales

Finalizado el proceso de fermentación, se centrifugó 100 mL del caldo fermentativo a 3.500 rpm por 20 minutos, luego en el sobrenadante se determinó la concentración de azúcares reductores totales residuales mediante el método de Folin - YVu (Folin. O y H. Wu. 1920.

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2.7.3. Determinación del rendimiento (Y) en base a azúcares reductores totales suministrados

Se determinó según (Herbert. 1999)

2.7.3.1. Rendimiento de biomasa (Y x/s) Donde: = Biomasa inicial g/L = Biomasa final g/L = Sustrato inicial g/L = Sustrato final g/ 2.7.3.2. Rendimiento de etanol. (Y p/s) Donde: = Producto inicial g/L = Producto final g/L = Sustrato inicial g/L = Sustrato final g/L 2.7.4. Cálculo de la productividad (P g/L.h)

Se determinó según (Herbert. 1999)

Donde:

X = Biomasa neta producida g/L

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P = Producto neto formado g/L t = Tiempo del bioproceso en horas

2.7.5. Análisis estadístico

Los resultados obtenidos de las variables producción de etanol, rendimiento y productividad fueron evaluados mediante la estimación de medidas de tendencia central y dispersión. ANVA y comparación de medidas según el método "t" ( Freese, 1988).

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IV. RESULTADOS

Los resultados promedios de la producción de bioetanol, proteína unicelular rendimiento "Y" y productividad "P" del sistema por C. utilis. var. majora partir del consumo de azúcares reductores totales "ART" de "peladilla" de Asparagus

officinalis, durante 72 horas de fermentación son detallados en la tabla 1, figura 1

En la tabla 1 se aprecia la producción de proteína unicelular "X" (g/L), notándose que a 7 g/L de ART se produce 1.8 g/L de proteína unicelular, disminuyendo progresivamente a medida que disminuye la concentración de ART suministrado tal como se ve en la figura 2 .

También, se detalla en la misma tabla figura 3 y anexo 13 la producción de etanol (%) y (g/L), en la cual existe una relación directa entre concentración de ART y producción de etanol. Así tenemos que a 7 g/L de ART se produce 2.04% de etanol disminuyendo progresivamente hasta 0.4% a la concentración de 0.85 g/L de ART. En contraste con su testigo melaza diluida a 7 g/L de ART, donde supera ampliamente a los tratamientos con 1.8 g/L de proteína unicelular y 3.47% de bioetanol.

En la misma tabla se presenta el rendimiento "Y" (%) de producción de proteína unicelular y bioetanol por C. utilis. var. major CECT 1430 en relación a la concentración de azúcares reductores totales ART consumidos destacando nítidamente el tratamiento a la concentración de 1.75 g/L con un 52.10 y 91.66% del rendimiento para la proteína unicelular y bioetanol respectivamente, seguido de un 44.79% a la concentración de 1.75 g/L de ART para la proteína unicelular y 82.36% para el bioetanol. Tal como se demuestra para mayor detalle en las figuras 4, 5 y 6.

Referente a la productividad "P" del sistema para la producción de proteína unicelular y bioetanol se tiene que ésta aumenta directamente proporcional a la

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producción de proteína unicelular y bioetanol respectivamente, hallazgos que se presentan e ilustran en la tabla 1

En las tablas 2. 3. 4. 5, 6, 7 y 8 se presentan los valores de "t" calculado como resultado de la comparación de promedios (método "t") del indicador de sustrato consumido, producción de proteína unicelular y bioetanol asimismo los rendimientos y productividad de Candida utilis var. majorCECT 1430 en la producción de bioetanol utilizando como sustrato a los azúcares reductores provenientes del desecho lignocelulósico “peladilla” de A. officinalis. Es preciso señalar que todas las tablas y sus respectivos diagramas han sido trabajados estadísticamente a un nivel de confianza del 95%.

El diagrama 1 de la tabla 2 muestra que el consumo de “ART” de “peladilla” de espárrago es diferente en cada tratamiento, del mismo modo en el diagrama 2 de la tabla 3 se indica que la producción de proteína unicelular, es diferente en cada tratamiento en tal sentido, el mayor rendimiento se obtiene en las concentraciones de 1.75 y 3.5 g/L de “ART” respectivamente a un nivel de confianza de 95%, seguidos por las concentraciones de 7 y 0.85 g/L respectivamente diagrama 3 de la tabla 4.

El diagrama 4 de la tabla 5 deja ver que la productividad de proteína unicelular es igual a las concentraciones 7 y 3.5 y diferente a las concentraciones de 1.75 y 0.85 g/L de "ART" de "peladilla" de A. officinalis.

El diagrama 5 de la tabla 6 muestra que la producción de bioetanol difiere estadísticamente a un nivel de confianza de 95% en cada uno de las concentraciones propuestas. Sin embargo en el diagrama 6 de la tabla 7 se nota que el más alto rendimiento se da en la concentración 1.75 g/L de "ART" de "peladilla"deA.

officinalis. Así mismo la mayor productividad se da a la concentración de 7.9 g/L

significando que la productividad es dependiente de las concentraciones de sustrato de azucares reactores totales de "peladilla" de A. officinalis. "espárrago."

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V. DISCUSIÓN

En nuestro país, especialmente en la costa norte, se ha intensificado el cultivo de la especie Asparagus officinalis conocida comúnmente como "espárrago", incidiendo no sólo en su cosecha sino también en su procesamiento para posteriormente ser exportado. Producto de esto se obtiene la "peladilla", materia prima utilizada en este trabajo, la cual se presenta como una buena alternativa entre los cultivos de corta rotación destinados a la producción de biomasa. Debido a su abundancia, la "peladilla" de espárrago puede ser considerada como un residuo lignocelulósico prometedor para la producción de bioetanol en la zona costera de nuestro país; tal y conforme han sido utilizados otros residuos como la cascara de arroz con resultados halagadores (R. Rojas y J. Cabanillas, 2008).

Como ya es conocido en esta región del país se ha venido produciendo etanol en forma tradicional, empleando melaza de caña de azúcar y levadura Saccharomyces

cereviseae como microorganismo fermentador, por lo tanto cualquier propuesta

orientada a promover la producción de bioetanol en la costa peruana debe tener como patrón de referencia los rendimientos y costos de producción obtenidos con esta materia prima; razón por la cual se empleó como grupo testigo en todas las pruebas realizadas a la melaza.

Si bien es cierto, las materias azucaradas como la melaza son las más fácilmente fermentables y en general basta la acción enzimática de los microorganismos fermentadores para metabolizar el sustrato y obtener un buen rendimiento de etanol, estas son utilizadas como alimento de hombres y animales y esto compite con la producción de etanol (Sánchez, 1996). De ello se deriva que los residuos lignocelulósicos como la "peladilla" constituyen la materia prima por excelencia para la producción de etanol, a pesar de los costos iniciales que implica su pretratamiento y de que no se han reportado aún otros estudios que hayan utilizado esta materia prima.

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Según Fabelo et al (1998); el pretratamiento de la materia prima es el factor clave y limitante de todo el proceso. Esto le confiere la máxima importancia a los métodos físicos y químicos de hidrólisis de los materiales lignocelulósicos; aspectos que han sido plenamente corroborados a través de esta investigación.

La "peladilla" del espárrago al igual que cualquier otro material de naturaleza lignocelulósica y tal como fuera ya admitido por Bardales et al. (2009), necesita como fase previa al proceso de fermentación, un pretratamiento; que haga accesible los azúcares reductores al ataque enzimático del microorganismo responsable de la fermentación. En este bioproceso se ha utilizado los métodos de extracción física y físico-química con la finalidad de extraer los azúcares reductores presentes en la peladilla de espárrago, métodos que hacen uso de ácidos, álcalis y factores físicos como presión y temperatura.

Sun et al. (2002) afirman que los métodos de extracción mencionados, permiten solubilizar la hemicelulosa y la celulosa quedando prácticamente inalterada la lignina. Asimismo, indican que la celulosa representa el componente mayoritario aproximadamente un 45% de la materia prima suministrada, seguida por la hemicelulosa con un 30% compuesta principalmente por la xilosa, la cual representa aproximadamente entre el 60 y 70% del total de la hemicelulosa. La xilosa es un azúcar de cinco carbonos que no puede ser fácilmente fermentada a etanol por los microorganismos tradicionalmente utilizados tales como Saccharomyces cereviseae, sin embargo en el presente trabajo se utilizó a Candida utilis una levadura que ha demostrado utilizar eficientemente hexosas y pentosas así como soportar temperaturas elevadas durante el bioprocesos, resultados encontrados previamente por Liberman et al. (1999).

Esto es fácilmente observable si se comparan los valores obtenidos cuando a la levadura se le suministró dos sustratos diferentes: melaza y la fracción líquida obtenida después del pretratamiento de la peladilla de espárrago. Los resultados

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obtenidos y mostrados en la Figura 3 indican que con 7 g/L de azúcares reductores presentes en la fracción líquida en los que posiblemente existe gran cantidad de xilosa, la levadura logró producir 2.04 % de etanol mientras que con 7 g/L de azúcares reductores totales provenientes de melaza, de los cuales gran cantidad corresponden a glucosa, la levadura produjo 3.47% de etanol, valor no muy distante al primero. Esto confirma que Candida utilis es capaz de utilizar con similar eficiencia tanto hexosas como pentosas como material de partida en la producción de etanol.

Los resultados obtenidos indican una concentración máxima de 7 g "L de azúcares reductores totales a partir de peladilla después del pretratamiento de la misma. Estos resultados podrían interpretarse como aceptables al compararlos con los estudios realizados por Urbaneja et al. (1997), quienes reportan entre 5.2 y 8.6 g/L al hidrolizar pulpa de café o los señalados por González et al (1986) en la hidrólisis de la paja de trigo con H2SO4 al 2% con lo cual sólo obtuvieron 2,0 g/L de azúcares reductores en equivalentes de glucosa.

Sería recomendable sin embargo, aumentar la concentración de azúcares reductores suministrados para mejorar el porcentaje de etanol obtenido; esto implicaría realizar procedimientos de hidrólisis enzimática con enzimas celulolíticas, las cuales se vienen empleando con éxito en los procesos de hidrólisis de material lignocelulósico. Estos métodos tienen la ventaja de consumir menos energía y originar un producto puro con un buen rendimient ocuantitativo; sin embargo presentan como principal desventaja su elevado costo en 1 mercado, el cual influyo directamente en el costo final del producto. Asimismo, la enzima es una macromolécula por lo que la cristalinidad de las moléculas de celulosa y la naturaleza de la asociación de esta con la lignina, constituyen una barrera física para la penetración de la misma pero fácilmente accesible a los ácidos.

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Es importante recalcar, que no todo el sustrato suministrado a las levaduras, en este caso los azúcares provenientes de la peladilla de espárrago, puede ser convertido a etanol; las levaduras lo utilizan además para su crecimiento y mantenimiento. Si bien es cierto, las levaduras crecen en condiciones aeróbicas y fermentan en condiciones anaeróbicas, en las primeras etapas de la fermentación alcohólica que es anaeróbica, crecen utilizando el aire que queda en el bioreactor. Por lo tanto, la disminución de los azúcares no representa necesariamente una conversión total a etanol.

Esto puede explicar los resultados de la Figura 5, en la cual se puede observar que el máximo rendimiento de bioetanol producido por la levadura es de 82.36% a una concentración de 3.5 g/L de azúcares provenientes de peladilla de espárrago, mientras que con la concentración de 7 g/L de azúcares suministrados solo se llega a 71.78% de rendimiento. Esto significa que Candida utilis var. Majorutiliza gran parte del sustrato para multiplicarse y generar de esta forma biomasa lo cual fue comprobado con los resultados obtenidos y que son mostrados en la Tabla 1, la misma que indica que a esa misma concentración de sustrato se obtuvo 1.02 g/L de biomasa, valor cercano al 1.8 g/L obtenido con la melaza a la misma concentración.

Así también es conocido que el proceso de fermentación es un bioproceso realizado por enzimas presentes en las levaduras las cuales están regidas por los principios de la cinética e inhibición enzimática; razón por la cual, no se puede realizar el proceso con concentraciones elevadas de azúcares, puesto que originaría problemas de plasmolisis en las levaduras.

Por otro lado, el pretratamiento es un proceso indispensable cuando se trabaja con material lignocelulósico y permite solubilizar los azúcares fermentescibles presentes en este. Sin embargo, puede originar compuestos que interfieren en el proceso de fermentación. Oliva (2003), afirma que durante el pretratamiento del material lignocelulósico se obtienen 2 fases una sólida y otra líquida en las cuales no

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sólo están presentes los azúcares provenientes de la hidrólisis y solubilización de celulosa y hemicelulosa sino que, debido a las altas temperaturas y condiciones acidas en las que se desarrollan estos pretratamientos, se originan una serie de compuestos que pueden actuar como inhibidores potenciales de la fermentación. La naturaleza y concentración de estos compuestos depende del tipo de materia prima (maderas duras, blandas o herbáceas), del pretratamiento utilizado, de las condiciones del proceso (temperatura y tiempo) y de la utilización o no de catalizadores ácidos; procesos bastante demostrados por Olsson y Hahn-Hagerdal (1996).

Buchert et al. (1990) investigaron la fracción líquida obtenida de diferentes materiales lignocelulósicos y consiguieron separar más de 60 compuestos mediante cromatografía de gases, lo cual da una idea de la complejidad de esta fracción. Asimismo, Luo y col, (2002) mediante HPLC y cromatografía de gases con espectrometría de masas identificaron más de 70 compuestos en hidrolizados de Populusnigra "chopo", esto da una referencia de lo igual de compleja que debe ser la fracción líquida obtenida de la peladilla de espárrago.

En referencia a lo mencionado anteriormente. Weigen et al. (1988) y Delgeres et al. (2001), realizaron diferentes estudios con le\aduras termentadoras de pentosas como las pertenecientes al género Candida para establecer el efecto de los productos de degradación del material lignocelulosico y encontraron que estos pueden actuar como inhibidores potenciales del proceso de fermentación. Asimismo Larsson (2000), afirma que a pesar de su baja concentración, los compuestos tóxicos pueden actuar como inhibidores de los microorganismos empleados en la fermentación de los hidrolizados procedentes de materiales lignocelulósicos.

Se han descrito algunos efectos como: reducción de la tasa específica de crecimiento Azhar et al. (1981) y Navarro (1994): disminución de la productividad volumétrica de etanol (Navarro, 1994 y Larsson et al. 1999b), descenso de la productividad específica de etanol (Palmqrist et al. 1999b y Taherzadeh et al. 2000b)

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y disminución de la producción de biomasa. Singh y Khan (1995), encontraron que existen compuestos tóxicos como el furfural que pueden formar compuestos con determinadas moléculas biológicas como lípidos, proteínas y ácidos nucleicos o bien producir daños sobre la membrana plasmática. Asimismo Zoldivar y col (1999) afirman que pueden producir la inhibición de enzimas glicolíticas y fermentativas.

La influencia de estos factores podría ayudar a explicar los resultados observados en la Figura 2, la cual muestra que con 7 g/L de azúcares presentes en la fracción líquida proveniente del tratamiento de la peladilla de espárrago se produjo 1.02 g/L de proteína unicelular y 2.4 % de etanol; mientras que cuando se le suministró melaza a la misma concentración de azúcares reductores se logró obtener 1.8 g/L de proteína unicelular y 3.47% de etanol.

Posiblemente los compuestos tóxicos producidos durante el tratamiento ácido, influyen negativamente impidiendo a la levadura generar mayor concentración de biomasa y etanol.

Tomando en cuenta estos resultados se hace necesario para trabajos posteriores de investigación orientaos a utilizar biomasa lignocelulósica como sustrato para obtener etanol, evaluar los efectos que estos pueden generar sobre la biomas y la producción de etanol, así como también buscar alternativas para lograr detoxificar la fracción líquida obtenida durante el tratamiento del sustrato antes de iniciar el proceso de fermentación.

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VI.PROPUESTA

Actualmente hay un gran interés por la bioenergía debido a las dificultades relacionadas con el abastecimiento de los combustibles fósiles, su alto costo y el reconocimiento de las consecuencias ambientales negativas que provocan. Sin embargo, es importante considerar que para que un biocombustible sea una alternativa viable, debería proveer una ganancia neta de energía, tener beneficios ambientales, resultar económicamente competitivo y ser producible en grandes cantidades sin afectar el abastecimiento de alimentos.

El bioetanol es un combustible muy discutido y muchas veces cuestionado que está destinado a crecer con muchas consideraciones y extrema cautela. En el balance ofrece muchas promesas y posibilidades en un mundo globalizado cada vez más exigente energética y ambientalmente. Este reto obliga a trabajar de modo más intenso, a los países en vías de desarrollo como el nuestro, estableciendo planes y políticas de incentivo a la investigación y producción de biocombustible; así como a la búsqueda de espacios, insumos y procedimientos que hagan esta alternativa más viable social y económicamente.

Todo proyecto de inversión orientado a la producción de bioetanol debe considerar como punto de partida que el costo de producción del etanol está íntimamente relacionado y es dependiente del costo de la materia prima utilizada, del volumen y de la composición de la misma por lo tanto; el éxito de cualquier plan de desarrollo de cultivos para producir etanol, a su vez depende de la selección de los cultivos apropiados, los métodos de producción y su ubicación. El sistema de producción de bioetanol que presenta las mejores oportunidades para ser exitoso, es aquel que se establece considerando los costos más bajos de la materia prima y que esté completamente integrada, de forma tal que aprovecha todas las posibilidades que le dan los derivados de la propia producción.

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Esto último, tiene una connotación no sólo económica sino también social relacionada con los precios que la industria de biocombustibles podría pagar por el cereal en un momento determinado, encareciendo de esta forma los productos de primera necesidad para la población, generando que los biocombustibles en poco tiempo pasen de ser una alternativa para aminorar la crisis energética y el deterioro medioambiental a ser uso de los factores limitantes de la producción de alimentos para la población.

Como una forma de evitar controversias y debates es necesario desarrollar nuevas tecnologías que permitan producir etanol a partir de materias primas no aptas para la alimentación humana. El Perú no tiene el territorio ni las ventajas comparativas para producir biocombustibles a partir de cultivos tradicionales como el azúcar, el maíz o la soya; por lo tanto, debe centrar la atención en la producción de los llamados biocombustibles de segunda generación como los que se obtienen de materias lignocelulósicos, como los rastrojos agrícolas de la caña, maíz, paja de trigo y residuos de la agroindustria como es la peladilla del espárrago, pastos, hierbas y madera, especialmente residuos de la industria forestal y desechos de la silvicultura, como podas y raleos no comerciales y todo aquel material que contenga celulosa y hemicelulosa en su composición, lo que permite revalorizar los desechos de varias industrias convirtiéndoles en materia prima para la obtención de etanol.

En este contexto, el Perú cuenta con un gran potencial en materia prima para biotransformarla y producir dicho combustible en grandes cantidades sin afectar tierras o zonas dedicadas a la agricultura para la alimentación humana y/o animal; es decir aprovechar recursos de desecho de las diferentes industrias en especial las del sector agrícola y ganadero; sin competir con el hombre por alimento, pues para evitar la batalla global respecto al desvío de zonas de cultivo y productos que podrían estar destinados a un plato de comida, el Ejecutivo deberá apuntar al desarrollo de etanol a partir de desechos agrícolas y particularmente los de la industria forestal.

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VII. CONCLUSIONES

La producción de bioetanol aumenta a medida que aumenta la concentración de azúcares reductores totales "ART" de "peladilla" de Asparagus officinalis espárrago".

El rendimiento de Candida utilis. var. major CECT 1430 es óptimo (91.66%) a la concentración de 1.75 g/L de azúcares reductores totales de "peladilla" de

Asparagus officinalis; disminuyendo conforme se aumenta la concentración de

dichos azúcares.

El valor más alto en la producción de bioetanol (2.04%) se encuentra a una concentración de 7 g/L de azúcares reductores totales de "peladilla" de

Asparagus officinalis "espárrago", con un rendimiento del 71.78% deCandida utilis. var. major CECT 1430.

La producción de proteína unicelular se incrementa conforme se incrementa la concentración de azúcares reductores totales de "peladilla" de Asparagus

officinalis "espárrago". El valor más alto en la producción de proteína

unicelular (1.02 g/L) se encuentra a una concentración de 7 g/L de azúcares reductores totales de "peladilla" de Asparagus officinalis, con un rendimiento del 36.02% de Candida utilis. var. major CECT 1430.

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