Celulosoma: Implicaciones en la biorrefinería del futuro

El bioetanol se clasifica en tres tipos de acuerdo con la biomasa utilizada. De primera generación, a partir de caña de azúcar o de almidón. Presenta la desventaja de competir con el uso de éstos como alimentos y por las tierras de cultivo. De segunda generación, a partir de biomasa lignocelulósica. Tiene la desventaja de requerir pretratamiento. De tercera generación, a partir de macro algas. Aún está en fase experimental, por lo que no son aplicables en escala industrial hasta el momento, además de no ser rentable. En el presente trabajo nos centraremos en la síntesis de bioetanol de segunda generación, exponiendo pues los distintos pretratamientos existentes, con sus ventajas y desventajas, y los nuevos abordajes que en un futuro próximo estarán en el mercado, con el fin de optimizar este proceso tanto en rendimiento como en costeBioethanol is classified into three types according to the biomass used. First generation from sugar cane or starch. It has the disadvantage of competing with the use of these as food and farmland. Second generation from lignocellulosic biomass. It has the disadvantage of requiring pretreatment. Third generation, from macro algae. It is still experimental, so they are not applicable on an industrial scale so far, besides not being profitable. In this paper we focus on the synthesis of second generation bioethanol, exposing for the various existing pretreatments, with its advantages and disadvantages and new approaches in the near future will be on the market in order to optimize this process both performance and costUniversidad de Sevilla. Grado en Farmaci

Análisis del ciclo de vida de químicos base (compuestos fenólicos, disolventes y precursores de plásticos) procedentes de fuentes fósiles y escenarios de la biomasa

One of the challenges of our time is the substitution of the existing fossil based economy by a green economy within the framework of sustainable development of our society. Biomass, especially from lignocelluloses, is a promising solution for the substitution of fuels, energy, chemicals and materials from fossil sources in a so called ―Biorefinery‖. The production of chemicals from biomass presents higher mass and carbon theoretical efficiency, and it seems an interesting alternative to provide a renewable path for globally and widely demanded platform chemicals like phenols, solvents (Acetone), soft plastic precursor (Polyethylene) and hard plastic precursor (Polypropylene). In this report, the environmental loads associated to the production of chemicals (Phenolic compounds, Acetone, PolyHydroxyButyric Acid and Polylactic Acid) from lignocellulose biomass scenarios (Poplar and Eucalyptus) are evaluated and compared to the petrochemical equivalents. Life Cycle Assessment Methodology and the latest Global Warming Potential Indicator that accounts biogenic greenhouse gas effect related to the rotation period of the feedstock along the entire carbon cycle are used along this study. The production of chemicals from biomass could contribute to possible reductions between 37% and 48% on greenhouse gas emissions for the functional unit when taking into account the entire carbon cycle and not only cradle to gate approach. Also, up to 80% fossil fuel can be saved while ecotoxicity indicators present much lower values for the production of chemicals from biomass. PHB seems to be the most environmentally friendly of all the chemicals from biomass, and phenolic compounds the worst. But there are some trade-offs; chemicals from biomass may increase other impact categories such Eutrophication and Acidification, but also Human toxicity, Photochemical Oxidant Formation and Particulate Matter Formation. Last but not least, water depletion is a fundamental issue involved, being substantially higher for chemicals from biomass, even when irrigation of certain wood species may not occur. Decrease of fertilizers and irrigation, new solutions for disposal, treatment and recycling of ash and gypsum, increase of yields and production, energy efficiency techniques and a cleaner electricity mix, could bring the production of chemicals from biomass to an status where they are dramatically better in all impact indicators if all the stakeholders on the life cycle of the chemicals from biomass (Agriculture and Industry sectors, research institutions, policy makers and final customers) get involved. _________________________________________________________________________________________________________________________Uno de los retos de nuestro tiempo es la substitución de la existente economía basada en los recursos fósiles por una economía “verde” en el marco del desarrollo de una sociedad sostenible. La biomasa, especialmente la lignocelulosa, es una prometedora solución para la substitución de combustibles, energía, químicos y materiales de procedencia fósil en la llamada “Biorefinería”. La producción de químicos a partir de la biomasa es teoréticamente más eficiente en términos de balance de masa y carbón, y parece una alternativa interesante para proveer de un camino renovable a los ampliamente demandados petroquímicos de base como fenoles, disolventes (acetona), precursores de plástico suave (polietileno) y precursores de plástico duro (polipropileno). En este informe, el impacto ambiental asociado a la producción de químicos (Compuestos fenólicos, acetona, Ácido PoliHidroxiButírico y Ácido Poliláctico) procedente de escenarios de biomasa lignocelulosa (Álamo y Eucalipto) son evaluados y comparados con los petroquímicos equivalentes. El Análisis de Ciclo de Vida es utilizado como herramienta, así como el último indicador de potencial de calentamiento global que tiene en cuenta el efecto asociado a la rotación del cultivo y al ciclo de vida son utilizados a lo largo de este estudio. La producción de químicos a partir de la biomasa podría contribuir a posibles reducciones de entre el 37% y 48% en las emisiones de gases de efecto invernadero a lo largo de todo el ciclo de vida. Una reducción de hasta el 80% en recursos fósiles es también posible mientras que los indicadores de toxicidad en ecosistemas presentan valores mucho menores en el caso de los químicos a partir de la biomasa. El ácido PoliHidroxiButírico se sitúa como el químico más respetuoso con el medio ambiente, así como los compuestos fenólicos los que menos. Pero también hay varias desventajas; producir químicos a partir de la biomasa podría incrementar los niveles de Eutrofización y Acidificación del suelo, y también valores de Toxicidad Humana, Formación de Oxidantes Fotoquímicos y Materia en Partículas. Importante recalcar que el consumo de agua es un tema fundamental, siendo éste sustancialmente mayor para químicos a partir de la biomasa, incluso cuando no se practique irrigación. Disminuciones en irrigación y uso de fertilizantes, nuevas soluciones para el tratamiento y reciclado de residuos como cenizas y yeso, incremento de los rendimientos y del nivel de producción, eficiencia energética y energías renovables, podrían llevar la producción de químicos a partir de la biomasa a un punto donde sean radicalmente mejores desde el punto de vista ambiental si todos los agentes implicados (Agricultura e Industria, Instituciones de investigación, responsables políticos y consumidores finales) aceptan su parte de la responsabilidad.Ingeniería Industria

Efecto de las fracciones soluble en insoluble de la fibra de la pulpa de manzana sobre la digestibilidadi ileal y fecal en conejos

El objetivo del presente trabajo fue estudiar el efecto de la fibra soluble e insoluble de pulpa de manzana sobre la digestibilidad ileal y fecal en conejos. Se formularon cuatro piensos con niveles similares de fibra insoluble (FND 32,4%) y proteína (18,6%, ambos sobre MS). El nivel de fibra soluble fue bajo en el pienso control (4,6%, su fibra procedió de cascarilla de avena y paja) y aumentó en los piensos con pulpa de manzana depectinizada (7,1%), pulpa de manzana (9,3%) y pectinas de manzana (10,5%). Se determinó la digestibilidad fecal en 23 gazapos/pienso entre los 55 y los 59 d de edad, y se sacrificaron 23 gazapos/pienso a los 60 d de edad para proteger la digesta ileal y determinar la digestibilidad ileal

Biodegradation of lignocellulosics: microbial, chemical, and enzymatic aspects of the fungal attack of lignin

Wood is the main renewable material on Earth and is largely used as building material and in paper-pulp manufacturing. This review describes the composition of lignocellulosic materials, the different processes by which fungi are able to alter wood, including decay patterns caused by white, brown, and soft-rot fungi, and fungal staining of wood. The chemical, enzymatic, and molecular aspects of the fungal attack of lignin, which represents the key step in wood decay, are also discussed. Modern analytical techniques to investigate fungal degradation and modification of the lignin polymer are reviewed, as are the different oxidative enzymes (oxidoreductases) involved in lignin degradation. These include laccases, high redox potential ligninolytic peroxidases (lignin peroxidase, manganese peroxidase, and versatile peroxidase), and oxidases. Special emphasis is given to the reactions catalyzed, their synergistic action on lignin, and the structural bases for their unique catalytic properties. Broadening our knowledge of lignocellulose biodegradation processes should contribute to better control of wood-decaying fungi, as well as to the development of new biocatalysts of industrial interest based on these organisms and their enzymes. [Int Microbiol 2005; 8(3):195-204

Noves idees sobre la formació del humus

Abstract not availabl

Aprovechamiento sostenible de los residuos forestales para la producción de pellets de biomasa leñosa torrefactada

La torrefacción es una operación unitaria que en la actualidad la estudian el Energy Research Centre of the Netherlands (ECN), el Centro Nacional de Energías Renovables - Gobierno Navarra (CENER), Andritz y Sector Project (Solid Sustainable Energy Carriers by Means of Torrefaction). Se la reconoce como un método que es técnica y económicamente viable para la conversión de biomasa leñosa en un dendrocombustible de alta densidad energética, hidrófobo, compactable, triturable y con una menor relación oxígeno-carbono (O/C). Todas estas propiedades facilitan su transporte, manipulación, almacenamiento a largo plazo y combustión orientada a suplir necesidades energéticas rurales, urbanas e industriales. El abastecimiento energético a partir de la biomasa leñosa torrefactada se plantea desde la óptica del desarrollo tecnológico y económico como un avance para lograr el aprovechamiento sostenible de los residuos forestales, lo cual permite desarrollar nuevas fuentes energéticas capaces de reducir la dependencia de los combustibles fósiles y reducir los residuos sólidos. El presente proyecto busca convertir los residuos forestales de transformación primaria de la industria maderera de Pucallpa en materia prima de uso valorable para la implementación de una planta productora de pellets de biomasa leñosa torrefactada. El desarrollo del proyecto pretende generar tres impactos positivos en los aspectos ambiental, tecnológico y social. En lo concerniente al aspecto ambiental, se reducirán los residuos forestales. Estos actualmente se arrojan a las orillas del río Ucayali o se acumulan y queman,  lo cual genera problemas respiratorios en los pobladores al incrementarse la emisión de gases y partículas suspendidas en el aire. En el aspecto tecnológico, se creará una relación sinérgica entre la planta productora de pellets de biomasa leñosa torrefactada y las plantas de transformación primaria, donde la primera aprovecha los residuos forestales como biomasa de alimentación, y las segundas incrementan su competitividad integrando la operación unitaria de secado a su línea de transformación beneficiándose del calor residual producido en la planta. En el aspecto social, se obtendrá energía rural más limpia en comparación con la leña o la bosta, se diversificarán combustibles de bajo costo para poblaciones en riesgo como la provincia de Melgar, región Puno, donde durante la temporada de friaje, debido a las precipitaciones sólidas (granizadas y nevadas), se genera un déficit de material combustible para la cocción de alimentos y calefacción

Análisis proteómico de la expresión de enzimas que degradan lignocelulosa en el secretoma de Penicillium purpurogenum crecido en distintas fuentes de carbono

Tesis (Doctor en Biociencias Moleculares)RESUMEN: Penicilliumpurpurogenum es un hongo capaz de crecer en fuentes de carbono provenientes de diversas fuentes vegetales, lo que refleja una gran capacidad de adaptación al medio. Por tratarse de sustratos insolubles y de variada composición, para degradarlos en forma eficiente el hongo debe adaptar su secreción de enzimas al medio extracelular (secretoma). En esta tesis se ha comparado el patrón de secreción proteico al crecer el hongo en fuentes de carbono complejas como coseta de remolacha, xilanoacetilado y pectina, como también en fuentes de carbono simples como glucosa y fructosa. Se ha usado un enfoque proteómico en condiciones desnaturantes y en condiciones no desnaturantes lo que nos entrega dos perspectivas diferentes. En condiciones desnaturantes hemos identificado proteínas como pectinasas, β-xilosidasas y manosidasas diferencialmente expresadas en fuentes de carbono complejas, las que no están presentes en las fuentes simples. En el enfoque no desnaturante se detectó en el secretoma de cultivos en las fuentes complejas (pero no en las simples) la presencia de proteínas de alto peso molecular cataliticamente activas. Estas estructuras corresponden a complejos multienzimáticos constituidos por una diversidad de enzimas con las actividades necesarias para degradar lignocelulosa. Penicillium purpurogenum, por lo tanto, posee mecanismos de regulación que involucran la expresión diferencial de enzimas, las que a su vez interactúan entre ellas, lo que es dependiente de la composición química del sustrato.ABSTRACT: Penicilliumpurpurogenum is a fungus able to grow on carbon sources from different plant sources thus reflecting a great environmental adaptability. Since those substrates are insoluble and of different composition, in order to degrade them efficiently the fungus must adapt its enzymatic secretion (secretome). In this thesis the secreted protein pattern from cultures of complex carbon sources such as acetylated xylan, sugar beet pulp and pectin, are compared to those from simple sources such as fructose and glucose. A proteomic analysis of the secretome under denaturing and non-denaturing conditions gives two different perspectives. Under denaturingconditions proteins have been identified such as pectinases, β-xylosidases and mannosidases, which are differentially expressed in complex carbon sources. Under non-denaturing conditions high molecular weight catalytically active proteins have been detected when the fungus grows on complexes carbon sources. These structures are multienzyme complexes that harbor a wide diversity of enzymes needed to degrade lignocellulose. Thus, Penicilliumpurpurogenum employs regulatory mechanisms for the differential expression of enzymes and for protein-protein interactions, both dependent of the chemical composition of the carbon source

Caracterización físico-química de residuos agroindustriales (cascarilla de arroz y cascarilla de café), como materia prima potencial para la obtención de bioetanol, Laboratorios de Química UNAN-Managua I-II semestre 2016

En el presente trabajo, se caracterizó física y químicamente los residuos procedentes de la agroindustria (cascarilla de arroz y cascarilla de café) como posibles potenciales productores de bioetanol, las muestras se sometieron a diferentes pruebas con el fin de conocer el porcentaje de celulosa, lignina y hemicelulosa, utilizando como referencia las normas TAPPI (Asociación Técnica de la Industria de la Celulosa y el Papel), obteniendo que la Cascarilla de Arroz en su composición química contiene 36.03 % de Celulosa, 18.49 % de Lignina, 45.48 % de Hemicelulosa y 6.59 % Humedad ; y la Cascarilla de Café en su composición química contiene:, 36.70 % de Celulosa, 15.93 % de Lignina, 47.37 % de Hemicelulosa y 8.6 % Humedad. También se obtuvieron 5.3 mL de Bioetanol por 25 gramos de material celulósico, con las condiciones optimizadas por (Montiel & Romero , 2015). Además se obtuvo en el proceso de hidrólisis 3.7 g de azúcares por 25 g de material lignocelulósic

Carbon sorbents for biologically active substances

Předložená Bakalářská práce se zabývá obecnou charakteristikou lignitu a jeho definici, jako materiálového systému. Lignit představuje geologicky nejmladší typ uhlí a patří mezi kaustobiolity, což jsou hmoty s různým stupněm prouhelnění původní fytomasy. Stupněm prouhelnění je zhruba mezi rašelinou a hnědým uhlím. Zvláštní pozornost byla věnována aplikací lignitu jako levnějšího a univerzálního sorbentu za účelem nahradit aktivní uhlí a k využití sorpci biologicky aktivních látek v biotechnologiích. Specifická struktura a složení dávají lignitu přirozené sorpční schopnosti. V modelových experimentech byly použity polyfenoly, jako významné mikrobiální inhybitory, ve kterých lignit vykazoval vysokou efetivitu sorpce a glukoza, kterou lignit prakticky nesorboval. Dále byl prováděn modelový experiment reálným hydrolyzátem kukuřičné biomasy, kde lignit vykazoval optimální schopnost sorpce.This Bachelor thesis deals with the general characteristics of lignite and its definitions as a material system. Lignite represents geologically the youngest type of coal, and belongs to kaustobiolites, which are masses with varying degrees of carbonification of the original phytomass. The degree of carbonification is roughly between peat and brown coal. Particular attention was paid to the application of lignite as a cheaper and more versatile sorbent to replace activated carbon and for the use of sorption of biologically active substances in biotechnology. The specific structure and composition give the lignite the natural sorption capability. In model experiments, polyphenols were used as significant microbial inhibitors for which lignite had a high sorption and for glucose, which lignite practically did not absorb. A model experiment was carried out with a hydrolyzate of a corn biomass, where the lignite showed optimal sorption.