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Obtención de bioetanol de segunda generación a partir de vainas de fréjol (Phaseolus vulgaris L.)

Abstract:

Con el desarrollo de energías renovables se ha considerado a los desechos agroindustriales como fuente rica en celulosa para usarla como materia prima, para así obtener biocombustibles de segunda generación como alternativa para reducir el consumo de combustibles derivados del petróleo. Este trabajo tiene como objetivo la obtención de bioetanol utilizando vainas de fréjol (Phaseolus vulgaris L.). Primero se caracterizó a las vainas de fréjol donde la principal composición química fue de 36,47% celulosa, 28,25% hemicelulosa, 6,69% lignina, humedad 6,66% y cenizas 6,86%. Para la obtención de bioetanol se realizó un acondicionamiento de la muestra mediante un proceso de secado, molienda y tamizado, la cual es sometida a un pretratamiento alcalino de 121 °C, durante 60 min y 0.5% hidróxido de sodio, posterior se realizó la hidrolisis ácida para lograr la conversión de la celulosa a azúcares simples. Mediante el empleo de un diseño factorial completo con dos niveles y tres variables y con el programa Minitab 19 se generó una matriz estándar donde se evaluó el efecto del tiempo, temperatura y concentración del ácido sulfúrico sobre la variable respuesta. En esta etapa de descomposición a azúcares totales los mejores resultados se obtuvieron con las condiciones de 120 °C, durante 60 min y 3% de ácido sulfúrico dando como resultado 29,836 g/L de azúcares totales. El líquido hidrolizado se sometió a un proceso fermentativo (6 h, 35 °C, pH 3.5 y 150 rpm) en un biorreactor de tanque agitado, simultáneamente se determinó la concentración de etanol mediante el método de Winnick, la mayor concentración de etanol que se obtuvo fue de 7 g/L, los datos obtenidos se ajustaron al modelo cinético de Gompertz modificado de manera satisfactoria con un coeficiente de determinación alto R2 >0,98. Finalmente, el líquido obtenido después del proceso de fermentación se destiló y se obtuvo 7,89 g/L de etanol.