Producción de hidrógeno a partir de hidrolizados de bagazo de Agave tequilana Weber var. azul: efecto del procesamiento de la piña y de la sacarificación del bagazo

Abstract

"Agave tequilana Weber var. azul bagasse (BAT) is a lignocellulosic residue that results from cooking process of A. tequilana head (PAT) to extract fermentable sugars for the tequila production. In this thesis a study was conducted on the chemical and morphological changes of lignocellulosic constituents during different processing (traditional cooking process and two alternative mechanical processes) of the PAT and during different saccharification treatments (enzymatic hydrolysis and acid hydrolysis) for hydrogen production via fermentation dark. Also the removal of phenolic compounds formed during the cooking process of the PAT and during saccharification treatment of BAT using adsorption resin AMBERLITE FPX66 was studied, and also the effect of that removal on the hydrogen production. The characterization of PAT and BAT fibers showed that the cooking process is an efficient treatment to extract fermentable sugars of the PAT. This extraction was associated with parenchymal destruction, allowing the sclerenchyma to be exposed in the BAT. Acid hydrolysis of BAT was more efficient than the enzymatic hydrolysis, because the acid hydrolysis removed mainly the amorphous fraction of BAT, and the calcium oxalate crystals present in the BAT were also solubilized. However, the crystallinity of cellulose was unaffected. The optimization of the enzymatic hydrolysis allowed a modest increase in the performance of the saccharification of BAT and reduced the concentration of enzymes employed (Celluclast 1.5L). The adsorption resin AMBERLITETM FPX66 efficiently removed phenolic compounds in the acid hydrolysates allowing improvement of the hydrogen production. This was not observed with enzymatic hydrolysates. Removal of soluble compounds formed during the cooking process of the BAT, by washing it with water, improved hydrogen production. However, this effect was not due to the removal of phenolic compounds."

"El bagazo de Agave tequilana Weber var. azul (BAT) es un residuo lignocelulósico que resulta del proceso de cocción de la piña de A. tequilana (PAT) para extraer azúcares fermentables para la elaboración del tequila. En este trabajo se estudiaron los cambios químicos y morfológicos de los constituyentes lignocelulósicos durante diferentes procesamientos (proceso tradicional de cocción y dos procesos mecánicos alternos) de la PAT y durante diferentes tratamientos de sacarificación (hidrólisis enzimática e hidrólisis ácida) del BAT para la producción de hidrógeno vía fermentación oscura. También se estudió la remoción de compuestos fenólicos, formados durante el proceso de cocción de la PAT y durante los tratamientos de sacarificación del BAT, empleando la resina de adsorción AMBERLITETM FPX66 y su efecto sobre la producción de hidrógeno. La caracterización de las fibras de la PAT y BAT mostró que el proceso de cocción es eficiente para extraer azúcares fermentables de la PAT. Dicha extracción estuvo asociada a la destrucción del parénquima, permitiendo que el esclerénquima quedara expuesto en el BAT. La hidrólisis ácida del BAT fue más eficiente que la hidrólisis enzimática, removiendo en mayor medida a la fracción amorfa del BAT y solubilizando los cristales de oxalato de calcio presentes en el BAT. Sin embargo, la cristalinidad de celulosa no se vio afectada. La optimización de la hidrólisis enzimática permitió incrementar modestamente el rendimiento de sacarificación del BAT y disminuir de forma importante la concentración de la enzima empleada (Celluclast 1.5L). La resina de adsorción AMBERLITETM FPX66 fue eficiente para remover compuestos fenólicos en el hidrolizado ácido permitiendo mejorar el proceso de producción de hidrógeno a partir de dicho hidrolizado; esto no se observó con el hidrolizado enzimático. La remoción de compuestos solubles remanentes en el BAT formados durante el proceso de cocción de la PAT, mediante lavados del BAT, mejoró la producción de hidrógeno. Sin embargo, este efecto no se debió a la remoción de compuestos fenólicos."