Abstracto

Optimización de los parámetros de fermentación para la bioconversión de maíz en etanol mediante la metodología de superficie de respuesta

Navpreet Kaur Walia*, Kamaljeet Kaur Sekhon, Swaranjit Singh Cameotra, Dharam Paul Chaudhary, Pallavi Srivastava y Anil Dutta

El mundo se enfrenta al problema de la crisis del petróleo y necesita soluciones inmediatas. La percepción del desarrollo sostenible como un medio para integrar los objetivos ambientales, sociales y económicos de la sociedad se ha desarrollado enormemente con el fin de maximizar el bienestar humano en el sistema actual sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras. El desarrollo que no es sostenible conducirá inevitablemente a repercusiones sociales, económicas y ambientales negativas (OCDE 2001). La energía es una necesidad crucial de la humanidad y, además, es el regalo inestimable que ofrece la naturaleza. El aumento continuo en el uso de combustibles fósiles y la extinción de las reservas de petróleo nos han llevado a repensar el uso de fuentes de energía renovables que también reducirán las emisiones de dióxido de carbono (CO2). Los biocombustibles, como el etanol, generalmente se consideran renovables ya que el CO2 emitido a la atmósfera es recapturado por el cultivo en crecimiento en el siguiente ciclo de crecimiento. Las cuestiones más importantes relacionadas con la conversión de carbohidratos en etanol son el costo y la disponibilidad de sustrato. Por consiguiente, es conveniente desarrollar un proceso económico que permita el uso de sustratos baratos para la conversión sucesiva en etanol. Por lo tanto, todavía es necesario realizar investigaciones de vanguardia sobre un proceso de conversión eficaz, económico y eficiente. El presente estudio se realizó para optimizar el potencial de producción de etanol del maíz (Zea mays). Para lograr la máxima producción de etanol, los experimentos se llevaron a cabo optimizando tres variables de fermentación, es decir, pH, temperatura y concentración de sustrato, que se optimizaron en diferentes condiciones utilizando la Metodología de Superficie de Respuesta (RSM) mediante el software Design-Expert (versión 8.0.7.1 Stat-Ease Inc; EE. UU.). Los parámetros se optimizaron mediante un diseño compuesto central observando el efecto de la combinación de dos variables y manteniendo una constante en la producción de etanol. Durante los experimentos, la producción máxima de etanol fue de 74,6 g/L en las condiciones: pH 5,8, temperatura 31 °C y concentración de sustrato 160 g/L. La RSM es un mejor método para la optimización de parámetros, ya que requiere menos mano de obra y es más precisa que los métodos clásicos. Reduce el número de lotes de fermentación. La adecuación de todos los modelos resultó ser significativa al 99%, ya que los coeficientes de determinación fueron (0,9923) (0,9735) (0,9662).

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