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Valorización de residuos lignocelulósicos de parques y jardines para la producción de ácido láctico

La expansión de las áreas verdes urbanas ha implicado la acumulación de cada vez más cantidad de residuos lignocelulósicos provenientes de la limpieza de parques y jardines. Debido a su composición rica en azúcares lignocelulósicos, estos residuos pueden ser una materia prima muy interesante para la producción de bioproductos como el ácido láctico. Cuando se utilizan los residuos lignocelulósicos, la primera etapa de cualquier proceso productivo es el pretratamiento en el que se favorece la liberación de azúcares y se generan dos fracciones: i) una fracción sólida rica en celulosa (i.e. glucosa) y ii) una fracción líquida rica en azúcares hemicelulósicos (principalmente xilosa). Teniendo en cuenta que la conversión de glucosa proveniente de la celulosa ha sido ampliamente abordada, este trabajo estudia la transformación de la xilosa en ácido láctico. Cabe destacar que la xilosa, que es un azúcar de cinco carbonos, es difícilmente fermentable por la mayoría de microorganismos.  

En este trabajo* se aplicaron diferentes condiciones de pretratamiento por explosión por vapor y se analizaron las fracciones líquidas resultantes. Se estudiaron también las condiciones de hidrólisis enzimática necesarias para favorecer la liberación de azúcares monoméricos de la fracción líquida y su posterior conversión en ácido láctico con Lactobacillus pentosus CECT4023T. Esta bacteria heterofermentativa es capaz de metabolizar glucosa y xilosa incluso en presencia de productos inhibitorios generados en el pretratamiento. No obstante, al metabolizar la xilosa, produce ácido acético al mismo tiempo que ácido láctico.

Los ácidos débiles producidos durante el pretratamiento (i.e., ácido acético, ácido fórmico) y la fermentación (ácido láctico, ácido acético) pueden afectar el consumo de azúcares de manera significativa debido a la bajada de pH que producen cuando se acumulan en el medio. Por esta razón, en este estudio se compararon diferentes métodos de control de pH para mejorar el consumo de xilosa. Al comparar la producción de ácido láctico en matraz con CaCO3 y en biorreactor con control de pH mediante adición de NaOH, los mayores rendimientos de ácido láctico se obtuvieron en el segundo caso. 

Los resultados de la presente investigación proporcionan nueva vía para la valorización de residuos de jardinería y la producción de bioproductos de alto valor añadido como el ácido láctico.  

(*) Cubas-Cano, E., González-Fernández, C., Ballesteros, I., Tomás-Pejó, E. Efficient utilization of hydrolysates from steam-exploded gardening residues for lactic acid production by optimization of enzyme addition and pH control (2020) Waste Management, 107, pp. 235-243.  DOI: 10.1016/j.wasman.2020.04.003

Más información: Elia Tomás Pejó. Investigadora Titular, Unidad de Procesos Biotecnológicos. elia.tomas@imdea.org

Fecha: 
Miércoles, Noviembre 18, 2020