ALACEN: un proceso integral de fraccionamiento de biomasas herbáceas que produce azúcares, compuestos aromáticos y bioplástico

El Dr. Martín Palazzolo es coautor de un nuevo artículo científico sobre biorrefinerías. El manuscrito describe un proceso I+D+i de biorrefinerías, denominado ALACEN, que permite fraccionar biomasa lignocelulósica y convertir sus componentes en productos de alto valor comercial en forma integral. Con este diseño, es posible procesar holísticamente un amplio rango de biomasas herbáceas ampliamente disponibles como residuos agroindustriales: cañas, rastrojo de maíz, paja de trigo y bagazo de caña de azúcar. El portafolio de productos biotecnológicos incluye glucosa, monómeros fenólicos, lignina de alta calidad y PHB, un bioplástico de origen natural y biodegradable que es producido por bacterias. El trabajo fue publicado en la revista científica ACS Sustainable Chemistry & Engineering, de excelente recepción en los campos de la química verde, la ingeniería química verde y la biotecnología industrial.

ALACEN: un proceso integral de fraccionamiento de biomasas herbáceas que produce azúcares, compuestos aromáticos y bioplástico

El desarrollo de las biorrefinerías de biomasa lignocelulósica es esencial para promover la transición energética hacia una economía de base biológica, o bioeconomía. En las biorrefinerías es posible generar en forma sostenible una amplia variedad de aditivos alimentarios, productos químicos, combustibles y materiales, entre otros bienes y servicios que soportan la vida cotidiana. Por lo general, cuando se centra la atención en el fraccionamiento de un componente en particular de la biomasa, la naturaleza química y el rendimiento de los demás componentes se ven comprometidos.

Así, uno de los obstáculos en las biorrefinerías de biomasa es aprovechar al máximo el valor de todos los componentes lignocelulósicos.
Durante su estadía en la Universidad de Groningen, Países Bajos, el Dr. Martín Palazzolo lideró y participó con distintos roles en varios proyectos de I+D+i en biorrefinerías. El Dr. Palazzolo se involucró en la tesis doctoral de Salvador Bertran Llorens colaborando en algunos capítulos y dirigiendo otros. Todos contribuyeron al objetivo principal, desarrollar modelos de biorrefinerías verdaderamente integrales. El artículo publicado recientemente en ACS Sustainable Chemistry & Engineering describe los primeros resultados del proyecto.
El artículo presenta un proceso de fraccionamiento gradual y de reactividad suave de biomasas herbáceas, denominado ALACEN de acuerdo a sus pasos. Su configuración en flujo continuo conduce a fracciones separadas que contienen derivados de ácido cinámico, glucosa, xilosa y lignina como componentes principales. El proceso demuestra que es posible minimizar la degradación de los componentes individuales y maximizar la conservación de sus estructuras naturales.
A partir de paja de trigo y bajo condiciones optimizadas, las siguientes fracciones se producen en función de sus respectivos contenidos originales: (i) 78 % de ácido ferúlico en un paso con álcali suave, (ii) 51 % de xilosa monomérica libre de inhibidores de fermentación mediante un tratamiento ácido suave, (iii) 82% de glucosa procedente de la degradación enzimática de la celulosa y (iv) 55% de lignina similar a la nativa. La retención de la estructura aril éter de la lignina permitió obtener monómeros a partir de su hidrogenólisis. Además, se demostró que la fracción cruda rica en xilosa es adecuada para producir bioplásticos de polihidroxibutirato (PHB). Su uso como fuente de carbono de la bacteria Schlegelella thermodepolymerans rindió el 91% del PHB producido con xilosa pura comercial, alcanzando 138,6 mg de PHB por cada 1 g de xilosa.