Producción de etanol a partir de aserrín de eucalipto enmarcado dentro del concepto de biorrefinería forestal.

Abstract

El sector transporte presenta una alta dependencia de los combustibles fósiles (95% en el sector trasporte mundial en el año 2018), siendo el principal responsable de las emisiones de gases de efecto invernadero, una de las principales causas asignadas al cambio climático. En el caso de Uruguay, en el 2019 el consumo de derivados de petróleo en el transporte también representó el 95%. Dentro de un marco de descarbonización de la economía, es clave la obtención de combustibles y productos químicos derivados de fuentes renovables como la biomasa. Un aspecto fundamental es el uso de materias primas obtenidas en forma sustentable y en particular en un contexto de bioeconomía circular mediante la utilización de residuos agroindustriales, que implica la reincorporación del material dentro de la cadena de valor. La generación de aserrín de eucalipto ha aumentado en Uruguay con el crecimiento de las industrias de pulpa y papel (2% en base seca de la madera procesada), el cual mayoritariamente no se usa o se utiliza para la producción de energía por combustión. Se trata de una biomasa lignocelulósica muy interesante para la obtención de productos valiosos como biocombustibles y productos químicos renovables. El aserrín puede ser una materia prima promisoria para la obtención de bioetanol combustible sustitutivo de gasolina que contribuya a una mayor incorporación de energía renovable en el sector transporte. Una mayor incorporación de bioetanol en gasolina está actualmente restringida por la disponibilidad y el alto costo de las materias primas utilizadas (caña de azúcar, sorgo grano). El aserrín, como biomasa lignocelulósica está compuesta por celulosa (expresada generalmente como glucano), hemicelulosa (básicamente xilano y grupo acetilo), lignina y extractivos. La conversión a etanol se puede realizar a partir de glucano, mediante su hidrólisis enzimática a glucosa y posterior fermentación a etanol, preservando los otros materiales dentro de un concepto de biorrefinería. La compleja asociación entre los componentes referidos requiere aplicar estrategias de pretratamiento y fraccionamiento para efectuar dicha conversión para la obtención de bioetanol y sus coproductos. Los principales factores de costo que se deben atender para la producción de bioetanol de lignocelulósicos son: costos de pretratamiento, materia prima, enzimas comerciales, recuperación del etanol producido y tamaño de la planta (economía de escala). Dentro de este contexto, el objetivo general de esta tesis fue evaluar el uso de residuos forestales generados por las industrias de pulpa de celulosa, para la producción de etanol combustible dentro del concepto de biorrefinería, preservando y recuperando los demás componentes del material para la obtención de otros productos de mayor valor agregado de forma de mejorar la rentabilidad del emprendimiento. A tales efectos se realizó: a) la caracterización fisicoquímica del aserrín de eucalipto de modo de evaluar su potencial para la producción de bioetanol como base para la realización de los balances de masa requeridos para el cálculo de rendimientos y eficiencias de los estudios posteriores ; b) estudio de diferentes tratamientos (físicos, químicos) y combinaciones de ellos como método de fraccionamiento del aserrín que promuevan la digestibilidad enzimática de la celulosa preservando los componentes restantes para la obtención de otros productos; c) estudio de diferentes estrategias de hidrólisis enzimática de la fracción celulósica utilizando enzimas comerciales y fermentación con cepas de Saccharomyces cerevisie y Escherichia coli modificada genéticamente para la producción de etanol.