Efecto de la composición de diferentes hidrolizados enzimáticos a partir de bagazo de agave sobre la eficiencia en la producción de hidrógeno

Abstract

"Recientemente se ha evaluado la hidrólisis enzimática como estrategia para poder aprovechar el alto contenido de azúcares del bagazo de agave en la producción de hidrógeno por fermentación oscura. Sin embargo, se ha observado que una alta concentración de azúcares no es directamente proporcional a altos rendimientos y velocidades volumétricas de producción de H2, En este trabajo se realizó la caracterización de los azúcares presentes en cinco hidrolizados enzimáticos de bagazo de agave obtenidos a partir las enzimas Celluclast 1.5 L y Cellulase 50 XL, empleadas de forma individual y en mezcla binaria con Viscozyme, y Stonezyme de manera individual, con la finalidad de evaluar la contribución de los principales carbohidratos presentes en tales hidrolizados en la producción de hidrógeno. Con base en la caracterización realizada se determinó que los hidrolizados obtenidos a partir de mezclas binarias tienen un aumento en la concentración de azúcares presentes en la fracción de hemicelulosa del bagazo de agave. Por otro lado, se llevó a cabo la evaluación del efecto de las diferentes relaciones de glucosa y xilosa que se identificaron en los hidrolizados enzimáticos (entre 9:1 y 2:1) sobre la producción de H2. De igual manera, se prepararon hidrolizados enzimáticos sintéticos empleando las concentraciones de los azúcares identificados previamente en la caracterización de Celluclast 1.5 L – Viscozyme y Stonezyme con el fin de evaluar si existe algún factor externo a los azúcares identificados que tenga influencia directa en el proceso de fermentación. En estos ensayos se determinó que debido a las diferencias en la VVPH entre el hidrolizado real y sintético de Celluclast 1.5 L-Viscozyme (4.42 L H2/L-d y 2.60 L H2/L-d, respectivamente), probablemente exista una sacarificación y fermentación simultanea durante el proceso de producción de H2. Esto permitiría explicar la razón por la cual Celluclast 1.5 L-Viscozyme es el hidrolizado enzimático que presenta los mejores resultados en los sistemas continuos y en lote de producción de H2."

"Agave bagasse is one of the most important lignocellulosic residues in our country, which has great potential to produce H2 by dark fermentation given its high content of sugars, which can be released through enzymatic hydrolysis. Although the production of hydrogen with enzymatic hydrolysates has been studied recently, it must be considered that a high concentration of sugars is not directly proportional to high yields and volumetric H2 production rates. In this work the characterization of the sugars present in five enzymatic hydrolysates of agave bagasse obtained from the enzymes Celluclast 1.5 L and Cellulase 50 XL used individually and in a binary mixture with Viscozyme, and Stonezyme individually, with the purpose of evaluating the contribution of the main carbohydrates present in such hydrolysates in the production of hydrogen. Based on the characterization carried out, it was determined that the hydrolysates in binary mixtures have an increase in the concentration of sugars present in the hemicellulose fraction of the agave bagasse. In the same way, the evaluation of the effect of the different glucose and xylose ratios that were identified in the enzymatic hydrolysates (between 9: 1 and 2: 1) on the production of H2 and the determination of whether there was any external factor besides to the identified sugars that have a direct influence on the fermentation process was carried out. For this reason, synthetic enzymatic hydrolysates were prepared using the concentrations of the sugars previously identified in the characterization of Celluclast 1.5 L-Viscozyme and Stonezyme. In these tests it was determined that due to the differences in VHPR between the enzymatic and synthetic hydrolysate of Celluclast 1.5 L-Viscozyme (4.42 L H2/L-d and 2.60 L H2/L-d, respectively), there is probably a simultaneous saccharification and fermentation during the process of H2 production. This would explain the reason why Celluclast 1.5 L-Viscozyme is the enzymatic hydrolysate that presents the best results in the continuous H2 production systems previously evaluated."