Effect of pretreatment dilute acid - peroxide on napier grass (pennisetum purpureum schumach) to enhance reducing sugar yield by enzymatic hydrolysis

Efecto del tratamiento previo de ácido diluido - peróxido en la hierba napier (Pennisetum purpureum schumach) para mejorar la reducción. Producción de azúcar por hidrólisis enzimática

El pasto napier (Pennisetum purpureum Schumach.) es una biomasa potencial para la conversión a etanol, bioenergía o la elaboración de productos de alto valor añadido. Fueron examinadas variaciones en los parámetros de prehidrólisis (tiempo, fuerza del ácido, % de la biomasa, tamaño de partícula) y enzimáticos para evaluar las condiciones de sacarificación para la conversión de hierba napier en azúcares fermentables. Se realizó un pretratamiento del sustrato insoluble en agua (WISH₂SO₄) en 15,1% de la producción de azúcar reductor (RSY) con peróxido (H₂O₂) a 122 ° C. La relación entre el RSY y los parámetros del proceso ácido se describen mediante un modelo matemático derivado de los datos experimentales. El pretratamiento con peróxido al 0,7% (p/p), tamaño de las partículas de 4,75 mm, concentración de biomasa del 8% (p/v), mejoró la producción de RSY por hidrólisis enzimática en el 97,6% después de 75 min. La hidrólisis enzimática produjo 287,81 mg/(g de muestra seca inicial) de glucosa y 245,81 mg/(g de muestra seca inicial) de xilosa. Por lo tanto, se llegó a la conclusión de que la combinación de peróxido y ácido de pretratamiento es un método eficaz y respetuoso del medio ambiente para la hidrólisis enzimática de la hierba napier.

1. Introducción

La posibilidad de desarrollar un proyecto económico sostenible de bioetanol implica un cultivo de rápido crecimiento adaptado a las condiciones climáticas y de los suelos de una zona específica y una conversión tecnológica eficiente de la biomasa lignocelulósica en azúcares fermentables a un costo menor [1,2]. Significa competir con la gasolina; la producción de etanol a partir de biomasa debe ser competitiva en cuanto a costos [3].

La hierba de Napier (P. purpureum) puede considerarse una posible materia prima de biomasa para la conversión en etanol. El P. purpureum es un cultivo destinado a la alimentación animal y el exceso puede utilizarse como materia prima para la producción de bioetanol a fin de evitar la competencia directa entre el bioetanol y las producciones alimentarias. La optimización de los parámetros del proceso de pretratamiento del ácido diluido de la biomasa lignocelulósica es una condición necesaria para obtener la mayor liberación de glucosa y de azúcares hemicelulósicos [4]. El pretratamiento de los materiales lignocelulósicos se hace para eliminar la lignina y mejorar la hidrólisis de la celulosa. Incluso el pretratamiento con ácido diluido de la biomasa lignocelulósica ha sido investigado para varios materiales [5]. El pretratamiento de la biomasa a alta temperatura (150 - 240 °C) y la cantidad de ácido utilizada se convierte en una producción de costo antieconómico [6]. Sin embargo, se ha demostrado que el pretratamiento con ácido diluido hidroliza con éxito las hemicelulosas y altera la estructura lignocelulósica de una amplia gama de materias primas [7,12].

El pretratamiento de la biomasa potencial para aumentar el RSY da la oportunidad de desarrollar nuevos procedimientos con los requisitos ambientales, la baja concentración de sustancias inhibidoras para la sacarificación y la fermentación [13,14]. El peróxido (H₂O₂), un agente oxidante en condiciones apropiadas, reaccionó fácilmente con la lignina y los fenólicos relacionados [15,18]. Además, la combinación del pretratamiento con peróxido alcalino con la explosión de vapor y el proceso hidrotérmico de la biomasa de lignocelulosa demostró mejorar la sacarificación enzimática [19-21].