RCGI V31 N63

DESLIGNIFICACIÓN DE LA PENCA DE AGAVE TEQUILANA WEBER VAR. AZUL COMO PRETRATAMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOHIDRÓGENO
var. Azul es un residuo agroindustrial que potencialmente
podría representar una fuente importante de biomasa residual
lignocelulósica. De acuerdo con SAGARPA en el 2005, la
industria tequilera, durante los últimos 6 años, ha desechado
alrededor de 1’096, 672 toneladas de pencas como residuos,
las cuales no se aprovechan de una manera efectiva. La penca
de agave, pueden ser una fuente viable para la generación de
biocombustibles como el bio-H 2 por su alto contenido de
material lignocelulósico. Existen diversos pretratamientos
para la deslignificación, siendo uno de ellos el uso del
peróxido de hidrógeno alcalino, (PHA), con el cual se han
reportado rendimientos altos tanto de deslignificación como
de recuperación de hemicelulosa y celulosa. Por lo tanto, el
objetivo de este trabajo es evaluar la producción de bio-H 2
vía fermentación oscura a partir de la penca de Agave
tequilana Weber var. Azul sometida a un pretratamiento con
peróxido de hidrógeno alcalino.
MATERIAL Y MÉTODOS
La penca de Agave tequilana Weber var. Azul se colectó de
los residuos generados en la tequilera Casa Herradura,
ubicada en Huentitan, Jalisco. Con el fin de evaluar la
influencia de cada fracción sobre la producción de bio-H2, la
penca se dividió en tres fracciones: cutícula, epidermis y fibra
(Fig. 1). De cada fracción, se le realizó una caracterización
tanto química (análisis de fibras con el método Van Soest
(Keys et al. 1969)) como morfológica (SEM y XRD). Una
vez caracterizada cada fracción de la penca, se sometieron a
cinéticas de producción de bio-H 2 sin ningún pretratamiento
con el objetivo de evaluar su rendimiento de producción de
este biogás.
Cutícula
Epidermis
Fibra
RESULTADOS
La composición química de cada una de las fracciones de la
penca se muestra en la Tabla 1. La concentración de la
celulosa, hemicelulosa y lignina tanto de la penca entera
como de la fibra, son similares a las reportadas por Salas, S.
(2013), donde reporta la composición de la penca entera en
porciento en peso (celulosa 28.79±1.82 %, hemicelulosa
10.71±0.66 %, lignina 5.05±0.04 % y compuestos solubles
55.18±2.46 %) y de la fibra de penca (celulosa 19.55±0.72
%, hemicelulosa 7.89±0.69 %, lignina 0.72±0.14 % y
compuestos solubles 64.71±2.35 %).
Tabla 1.- Composición química de la penca de Agave tequilana Weber var.
Azul y de sus fracciones.
Compuestos
Celulosa Hemicelu Lignina
Fracción de la penca
Solubles
(%) -losa (%) (%)
(%)
Cutícula 1a 6.45 5.72 55.84 31.77
(±0.1) (±0.9) (±5.6) (±2.15)
Epidermis 1a 19.38 7.99 4.49 67.87
(±3.2) (±1.32) (±0.56) (±4.76)
Fibra 1a 20.08 5.1 0.37 75.33
(±3.1) (±0.16) (±0.2) (±6.2)
Penca entera secada a
60°C 1a 21.28
(±1.50)
8.51
(±0.56)
4.26
(±1.8)
65.14
(±2.06)
Penca entera
liofilizada 1b 23.23
(±1.46)
6.27
(±0.12)
3.84
(±0.82)
66.50
(±1.42)
( 1 )Penca de Puentitán, Jal. ( a ) Primer lote de pencas (Abril del 2015); ( b )
Segundo lote de penca (Septiembre del 2015).
Cada una de las fracciones de la penca (cutícula, epidermis y
fibra de la penca) se sometieron a ensayos de producción de
bio-H 2 sin ningún pretratamiento. En la Fig. 2 se muestran
los resultados de producción de bio-H 2 en lote de cada una de
las fracciones de la penca, así como el control del inóculo
utilizado. De acuerdo con esta figura, la fracción de penca
que más produjo bio-H 2 es la fibra de la penca debido a que
es la fracción más enriquecida en celulosa y hemicelulosa,
seguida de la epidermis y la cutícula las cuales contienen una
menor concentración de celulosa y hemicelulosa.
Figura. 1 Fracciones de la penca de Agave tequilana Weber var. Azul.
Por otro lado, la penca entera se liofilizó y se sometió a
pretratamiento con PHA al 2% por 6 h (Su et al., 2015). Las
tres fracciones recuperadas del pretratamiento con PHA se
caracterizaron química (análisis de fibras con el método Van
Soest (Keys et al. 1969), ATR-FTIR y TGA) y
morfológicamente (SEM y XRD). Posteriormente, sólo las
fracciones 1 y 2 se sometieron a un hidrolizado enzimático
con Celluclast 1.5L, bajo las condiciones reportadas por
López-Gutiérrez (2015). Los hidrolizados obtenidos de estas
dos fracciones, se sometieron a ensayos de producción de
bio-H 2 en lote. Estos ensayos de producción de bio-H 2 se
llevaron a cabo de acuerdo Arreola-Vargas y colaboradores
(2015). Para calcular la máxima producción de bio-H 2
acumulada, los datos se ajustaron con la ecuación de
Gompertz modificada (Cui et al., 2010) en el programa
STATISTICA 10.
Figura 2.- Producción acumulada de biohidrógeno de la penca y sus
fracciones. Todos los ensayos se realizaron con un contenido de sólidos
volátiles de 3.5 g SV/L a 35°C.
En la Tabla 2 se muestran las producciones máximas de bio-
H 2 , su rendimiento y duración de la fase lag calculadas a
partir de las cinéticas de producción de cada una de las
fracciones de la penca así como de la penca entera y la penca
REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO MÉRIDA Vol. 31 NÚM. 63 133