Biorefinación del fruto del Prosopis juliflora para producción de etanol. Evaluación de las etapas de acondicionamiento y pretratamiento

Biorefining of the Prosopis juliflora fruit for ethanol production. Evaluation of the conditioning and pre-treatment stages

Los frutos del Prosopis juliflora, tienen el potencial de ser materia prima en la producción de bioetanol debido a su elevado contenido de carbohidratos y fibra, y su alta productividad en localidades áridas. Frutos de P. juliflora fueron caracterizados químicamente, fue modelada su cinética de secado al sol y fueron evaluados 2 pretratamientos fisicoquímicos. Las frutos resultaron tener 12,51% de Humedad en base húmeda (bh), 14,84% de proteínas, 2,27% de grasa, 20,15% de fibra, 58,49% de Extracto libre de nitrógeno (ELN) y 4,25% de ceniza, en base seca (bs). El modelo Faneite-Suárez es el que mejor predice el secado al sol, dentro del rango de condiciones meteorológicas imperantes. El pretratamiento ácido (6% de ácido sulfúrico, por 20 min, a 121 °C) fue con el que se obtuvo el mayor contenido de azúcares reductores, un 37,85%. Los frutos evaluados pueden ser usados en la producción de bioetanol mediante una ruta de procesamiento técnicamente factible y sostenible.

1. Introducción

La planta Prosopis juliflora es originaria del desierto de Piura en Perú [1], y está diseminada principalmente en la región caribeña del norte de Suramérica y en las islas del Caribe [2]. Es un arbol espinoso y perenne, de rápido crecimiento, resistente a la sequía y con notable poder de rebrote [3, 4]. La especie crece desde el nivel de mar hasta 1500 m de altitud, pero normalmente a menos de 700 m. En cuanto a productividad, Felker y Bandurski (1979) [5], estiman que en el desierto de Arizona se producen al año 2,000 kg/ha de vainas, sin manejo agronómico, y en las savanas de Hawaii se producen al año entre 4000 y 20000 kg/ha de vainas.

El potencial de este fruto para producción de biocombustibles, radica en su elevado contenido de azúcares totales, fácilmente fermentables. Estudios hechos en Venezuela, reportan entre 53,19% y 37,43% de azúcares totales, y entre 32,46% y 22,50% de fibra [6-8], cuya fracción holocelulósica, puede ser llevada a etanol, aplicando hidrólisis ácida o enzimática. Su elevado contenido en proteínas, de hasta un 15%, pudiera permitir la producción adicional de un concentrado protéico.

La región norte-costera venezolana y la costa atlántica colombiana, que comparten entre otras cosas un clima semiárido, pueden ser futuros escenarios de proyectos biotecnológicas para la explotación comercial de este rubro. Actualmente, existe una propuesta integrales de una finca autosostenibles de clima árido, basadas en al explotación agroforestal de P. Juliflora, para producción de madera para construcción, etanol para uso vehicular, alimento para monogástricos, alimento de alta digestibilidad para rumiantes, miel, exudados gomosos para uso alimenticio y, como especialidades, producción de jarabes edulcorantes, harinas, jugos, carbón para ahumar o rostizar y taninos para curtiembres [9], disponible para su estudio a profundidad.

En este estudio se caracterizó químicamente, muestras de Prosopis juliflora, para determinar su potencial como materia prima de biorrefinerías, se modeló su cinética de secado al sol, como técnica económica de acondicionamiento y conservación, se pretratataron muestras con pretramiento hidrotermal y tratamiento ácido diluído para hidrolizar parte de la fibra y dejar expuesta la fibra hidrolizable por vía enzimática y finalmente se planteó una propuesta técnica de biorrefineria para este material.