Obtención polihidroxialcanoatos (PHA) a partir de biomasa lignocelulósica: un estudio de revisión

Polyhydroxyalkanoates (PHA) are considered biodegradable polymers that are obtained by microbial fermentation from different substrates mainly sugars, which are obtained from various natural sources. An alternative for obtaining it comes from lignocelluloses biomass. Therefore, this paper presents a compilation of studies related to the methods used for pretreatment, saccharification, its subsequent conversion to PHA, and the final extraction and characterization process applied for its identification. Regarding pretreatment methods, it was found that the hydrothermal process, and the application of ultrasound (US) combined with acidic or alkaline chemical agents are the most used to eliminate inhibitors, mainly lignin and its derivatives. Hydrothermal pretreatment is presented as a promising method under the concept of biorefinery, due to short treatment times and ease of by-product recovery. In the saccharification process, it was evidenced that the enzymatic method with cellulose, combined in some cases with β-glucosidase, is the most reported. Concerning to the fermentation process from hydrolyzed lignocellulosic residues such as rice straw, wheat, kenaf among others, the Ralstonia eutropha strain is the most used for the synthesis of poly (3-hydroxybutyrate) (PHB). It was found that the variables that most influence the performance of the fermentation process are the C/N ratio, concentration of the substrate source (concentration of hydrolysate), oxygenation, and the presence of inhibitors, which are byproducts formed during the biomass pretreatment process.Los polihidroxialcanoatos (PHA) son considerados polímeros biodegradables que se obtienen por fermentación microbiana, a partir de diferentes sustratos principalmente azúcares, los cuales se sintetizan de diversas fuentes naturales. Una alternativa es la obtención a partir de biomasa lignocelulósica. Por lo anterior, este documento presenta una recopilación de investigaciones relacionadas con métodos utilizados para el pretratamiento, sacarificación, su posterior conversión a PHA y el proceso final de extracción y caracterización, aplicados para su identificación. En cuanto a los métodos de pretratamiento, se encontró que el proceso hidrotermal y la aplicación de ultrasonido (US) combinado con agentes químicos ácidos o alcalinos son los más utilizados para eliminar inhibidores, principalmente lignina y sus derivados. El pretratamiento hidrotermal se presenta como un método promisorio bajo el concepto de biorrefinería, debido a que se requieren tiempos cortos de tratamiento, y a la facilidad de recuperación de subproductos. En el proceso de sacarificación se evidenció que el método enzimático con celulasa combinada, en algunos casos con β-glucosidasa, es el más reportado. En relación con el proceso fermentativo, a partir de hidrolizados de residuos lignocelulósicos como paja de arroz, trigo, kenaf entre otros, la cepa Ralstonia eutropha es la más utilizada para la síntesis de poli(3-hidroxibutirato) (PHB). Se encontró que las variables que más influyen en el rendimiento del proceso fermentativo son la relación C/N, concentración de la fuente del sustrato (concentración de hidrolizados), la oxigenación y la presencia de inhibidores, que son subproductos formados durante el proceso de pretratamiento de la biomasa

Propiedades de conservación: recubrimiento a base de quitosano y Aloe vera aplicado en papa criolla (Solanum phureja)

In this work, some films were developed starting from different mixtures of chitosan and Aloe vera (80:20, 70:30 and 60:40) in order to evaluate the properties related to the superficial tension of the layer and thickness. The ratio 80:20 presented a homogeneous appearance for which the native potato was used (Solanum phureja) as a coating. This was applied by the dipping and subsequent drying of the tuber, varying the temperature from 40 °C to 70 °C with constant relative humidity (80% R.H.) for 48 h. CIELab colorimetric parameters, weight loss and total carotenoids for each treatment were determined. Treatments were arranged in a simple randomized design for 24 h. It is worth mentioning that for the kinetic study variables were found in the zero order, that is, the change of properties depends exclusively on the time. Coating application based on chitosan and Aloe vera in native potato allowed it to conserve the total carotenoid content by 70% compared to uncoated samples.En este trabajo se desarrollaron películas a partir de diferentes mezclas de quitosano y Aloe vera (80:20, 70:30 y 60:40) con el fin de evaluar las propiedades relacionadas con la tensión superficial de la película y espesor. La proporción 80:20 presentó un aspecto homogéneo, por lo cual se utilizó en la papa criolla (Solanum phureja) como recubrimiento. Este fue aplicado por inmersión del tubérculo y posterior secado variando la temperatura entre 40 °C a 70 °C con humedad relativa constante (H.R. 80%) durante 48 h. Se determinaron los parámetros colorimétricos CIELab, pérdida de peso y de carotenoides totales para cada tratamiento. Se utilizó un diseño aleatorizado simple para un total de 24 h por tratamiento. Cabe mencionar, que la cinética para las variables de estudio encontradas fue de orden cero, es decir, que el cambio de las propiedades depende exclusivamente del tiempo. La aplicación de recubrimiento a base de quitosano y Aloe vera en papa criolla permitió conservar el contenido de carotenoides totales hasta en un 70% en comparación con las muestras sin recubrimiento

CARACTERIZACIÓN DE LA ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA Y ANTIOXIDANTE DE EXTRACTOS LIQUÉNICOS OBTENIDOS DEL GÉNERO USNEA SP.

En este trabajo se realizó la caracterización fisicoquímica por medio de métodos de microscopia y test de coloración para la identificación de compuestos de líquenes del género Usnea. Las muestras fueron colectadas en la zona rural de Cali vía km 18. Adicionalmente, se observó actividad antimicrobiana al utilizar los siguientes microorganismos patógenos: Pseudomona aeruginosa y Sthaphylococos aereus. Los solventes de extracción que se utilizaron fueron Etanol y Diclorometano (DM). El contenido de fenoles totales y actividad antioxidante de extractos liquénicos presentó diferente polaridad. El contenido de fenoles totales fue 190,45±3,48 mgAG/gES para DM y de 66,19±1,09 mgAG/gES para etanol. La capacidad antioxidante total de inhibición obtenida de los extractos etanólicos y de DM fueron 19,90 ± 1,99 y 48,17±2,89 μmol AA/g ES respectivamente. Los resultados obtenidos demuestran que existe un potencial biotecnológico en los metabolitos secundarios provenientes de los líquenes en aplicaciones industriales

Tecno retos : una estrategia de formación durante el Covid -19

En condiciones normales, en la Tecnoacademia hacemos la formación en nuestras instalaciones. Sin embargo, a causa de la pandemia provocada por el COVID-19, durante el primer semestre del año 2020, generamos una estrategia denominada “retos” con el fin de incentivar a los aprendices a seguir adelante con nuestros cursos. Para esto, cada línea desarrolló tres retos teniendo en cuenta que estuvieran asociados a conceptos teóricos del área y que un aprendiz los pudiera desarrollar con materiales que tuviera a su alcance en casa, los cuales fueran de bajo costo y fácil adquisición. En esta cartilla te presentamos seis módulos con los retos generados por las líneas de formación. En estos, resaltamos los mejores resultados obtenidos por los aprendices inscritos a nuestro programa, donde la creatividad y la innovación son los protagonistas. Por motivos de espacio, solo incluimos tres, pero todas las soluciones presentadas fueron sorprendentes. Por esto, te invitamos a construir tus propias soluciones.Under normal conditions, at the Tecnoacademia we do training at our facilities. However, due to the pandemic caused by COVID-19, during the first semester of 2020, we generated a strategy called “challenges” in order to encourage learners to continue with our courses. For this, each line developed three challenges taking into account that they were associated with theoretical concepts of the area and that an apprentice could develop them with materials that were available at home, which were low cost and easy to acquire. In this booklet we present six modules with the challenges generated by the training lines. In these, we highlight the best results obtained by the apprentices enrolled in our program, where creativity and innovation are the protagonists. For reasons of space, we only included three, but all the solutions presented were surprising. For this reason, we invite you to build your own solutions.Tecnoacademia Regional Valle -- Línea de biotecnología -- Línea de ciencias básicas -- Línea de diseño y prototipado -- Línea de nanotecnología -- Línea de robótica -- Línea de TIC.na106 página

Efecto de la Adición de Nanofibras de Fique Sobre Propiedades Mecánicas en Hidrogeles Base Acrílica para Aplicaciones Agrícolas

En este trabajo se estudió el proceso de obtención de nanofibras a partir de fique, por el método de hidrólisis ácida utilizando ácido sulfúrico (H2SO4) combinado con ultrasonido (US). A las nanofibras obtenidas se les determinó su morfología (diámetro y longitud) utilizando microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de trasmisión (TEM) respectivamente, la presencia de grupos funcionales por espectroscopia infrarrojo (IR) y la estabilidad térmica por análisis termogravimétrico (TGA). Se obtuvieron tamaños de partícula de 25,2±6,2 nm de diámetro y 483,8±283,2 nm de longitud. La temperatura máxima de degradación de la nanocelulosa fue de 317°C. Las nanofibras de fique se utilizaron como refuerzo en hidrogeles utilizando acrilato de potasio (AK) y acrilamida (AM) como monómeros. Los hidrogeles se sinterizaron por el método de polimerización en solución. La reacción se realizó en un reactor de 500 mL con tapa esmerilada, equipado con reflujo. Se prepararon suspensiones de nanofibras de fique (3, 5, 10% en peso con respecto a la concentración de monómeros) en 80 mL de agua y se dispersaron utilizando ultraturrax a 9000 rpm por 10 min. Por otro lado, se mezclaron 14,0 g de AM con 22,0 g de AK el cual se obtuvo previamente por neutralización de 16,0 g de ácido acrílico (AA) con hidróxido de potasio (KOH) 2,5 M. Posteriormente, se mezcló la solución de nanofibras y la solución de monómeros. La mezcla se agitó por 10 min, a continuación se adicionó el iniciador persulfato de potasio (K2S2O8) (0,3% en peso con respecto a la cantidad de monómeros) y el entrecruzante N,N- Metilen bis acrilamida (NMBA) (0,085% en peso con respecto a la cantidad de monómeros). La adición de nanofibras de fique en una proporción al 3% mejoró la capacidad de hinchamiento en el equilibrio (Qeq) (476±13,26 g/g) en aproximadamente 170 veces más que el hidrogel sin fibra (310±8,71). Hidrogeles con proporciones de nanofibras al 5 y 10% presentan capacidad de hinchamiento (305±12,18 g/g y 292±13,34 respectivamente) similares al del hidrogel sin fibra. La adición de nanofibras de fique en hidrogeles en las proporciones estudiadas incrementaron la capacidad de retención de agua (QR) por encima del 50% en comparación con el hidrogel sin fibra que presenta una QR alrededor del 20%, siendo el hidrogel con una proporción de nanofibras del 5% el de mayor QR (75,3±7,36%). Finalmente, los hidrogeles en proporciones de nanofibras al 5 y 10% mostraron mayor resistencia a la compresión (Rc) en referencia al hidrogel sin nanofibras. El hidrogel con nanofibras al 5% presentó la mayor resistencia a la compresión (16,39±4,3 kPa), 2,5 veces mayor al hidrogel sin nanofibras (6,49±2,48 kPa).//Abstract: In this work the process of obtaining nanofibers from fique by the acid hydrolysis method was studied, and sulfuric acid (H2SO4) combined with ultrasound (US) was used. morphology (diameter and length) of nanofibers were measured using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), respectively, in addition, the presence of functional groups by infrared spectroscopy (IR) and stability thermal analysis by thermogravimetric analysis (TGA) were analyzed. Particle sizes of 25.2 ± 6.2 nm in diameter and 483.8 ± 283.2 nm in length were obtained. The maximum degradation temperature of the nanocellulose was 317 ° C. The fique nanofibers were used as reinforcement in hydrogels, hydrogels potassium acrylate (AK) and acrylamide (AM) as monomers were used. The hydrogels were synthesized by the solution polymerization method. The reaction was carried out in a 500 mL reactor with a ground lid, equipped with reflux. Suspensions of fique nanofibers (3, 5, 10% by weight with respect to the concentration of monomers) in 80 mL of water were prepared, and these were dispersed using an ultraturrax at 9000 rpm for 10 min. On the other hand, 14.0 g of AM with 22.0 g of AK were mixed. AK was previously obtained by neutralization of 16.0 g of acrylic acid (AA) with 2.5 M potassium hydroxide (KOH). Subsequently, the solution of nanofibers and the monomer solution was mixed. The mixture was stirred for 10 min, and subsequently, potassium persulfate initiator (K2S2O8) (0.3% by weight with respect to the number of monomers) and the crosslinker N, N-Methylene bis acrylamide (NMBA) were added (0.085% by weight with respect to the amount of monomers). The addition of fique nanofibers in a 3% ratio improved the swelling capacity at equilibrium (Qeq) (476 ± 13.26 g / g) by approximately 170 times more than the hydrogel without fiber (310 ± 8.71). Hydrogels with proportions of nanofibers at 5 and 10% showed swelling capacity (305 ± 12.18 g / g and 292 ± 13.34 respectively) like hydrogel without fiber. The addition of fique nanofibers in hydrogels increased the water retention capacity (QR) by more than 50% compared to the hydrogel without fiber that presented a QR around 20%, the hydrogel that presented the highest QR was the hydrogel added with 5% nanofibers (75.3 ± 7.36%). Finally, hydrogels with 5 and 10% of nanofibers showed greater resistance to compression (Rc) compared to hydrogel without nanofibers. The hydrogel with 5% nanofibers had the highest compressive strength (16.39 ± 4.3 kPa), 2.5 times greater than the hydrogel without nanofibers (6.49 ± 2.48kPa).Maestrí

Natural fibers for hydrogels production and their applications in agriculture

This paper presents a review on hydrogels applied to agriculture emphasizing on the use of natural fibers. The objectives were to examine, trends in research addressed to identify natural fibers used in hydrogels development and methods for modifying natural fibers, understand factors which determine the water retention capacity of a hydrogel. Consequently, this paper shows some methodologies used to evaluate the hydrogels efficiency and to collect in tables, relevant information in relation to methods of natural fibers modification and hydrogel synthesis. It was found that previous research focused on hydrogels development processed with biodegradable polymers such as starch, chitosan and modified natural fibers, cross-linked with potassium acrylate and acrylamide, respectively. In addition, current researches aimed to obtaining hydrogels with improved properties, which have allowed a resistance to climatic variations and soil physicochemical changes, such as pH, presence of salts, temperature and composition. In fact, natural fibers such as sugarcane, agave fiber and kapok fiber, modified with maleic anhydride, are an alternative to obtain hydrogels due to an increasing of mechanical properties and chemically active sites. However, the use of natural nanofibers in hydrogels, has been a successful proposal to improve hydrogels mechanical and swelling properties, since they give to material an elasticity and rigidity properties. A hydrogel efficiency applied to soil, is measured throughout properties as swellability, mechanical strength, and soil water retention. It was concluded that hydrogels, are an alternative to the current needs for the agricultural sector

Obtención de azúcares fermentables a partir de pasto elefante (Pennisetum purpureum)

 The present study shows the results of obtaining fermentable sugars using elephant grass (Pennisetum purpureum) feedstock. The concentration effect of acetic acid (CH3COOH) and sodium chlorite (NaClO2) was assessed on the removal of lignin hemicellulose complex. A comparison was made about method, using basic pretreatment with sodium hydroxide (NaOH) and hydrogen peroxide (H2O2). The Saccharification step is carried out by enzymatic hydrolysis method that is performed using cellulase and β-glucosidase. The results show in the case of pretreatment with NaClO2 and CH3 COOH a percentage of saccharification of 80.87% compared to NaOH pretreatment with a percentage 56.82% and hydrogen peroxide with a percentage of 44.75%.   En el presente artículo se muestran, los resultados de la obtención de azúcares fermentables utilizando como materia prima pasto elefante (Pennisetum purpureum). Se evaluó el efecto de la concentración del ácido acético (CH3COOH) y el clorito de sodio (NaClO2) sobre la eliminación del complejo lignina hemicelulosa. Se realizó una comparación del método utilizando pretratamientos básicos con hidróxido de sodio (NaOH) y peróxido de hidrógeno (H2O2). La etapa de sacarificación se cumplió utilizando el método de hidrólisis enzimática y con el uso de celulasa y β-glucosidasa. Los resultados muestran que empleando el pretratamiento con CH3COOH y NaClO2  presenta un porcentaje de sacarificación del 80,87% en comparación con el pretratamiento con NaOH con un porcentaje de 56,82% y del peróxido de hidrógeno con un porcentaje de 44,75%. 

Obtención de azúcares fermentables a partir de pasto elefante (Pennisetum purpureum)

The present study shows the results of obtaining fermentable sugars using elephant grass (Pennisetum purpureum) feedstock. The concentration effect of acetic acid (CH3COOH) and sodium chlorite (NaClO2) was assessed on the removal of lignin hemicellulose complex. A comparison was made about method, using basic pretreatment with sodium hydroxide (NaOH) and hydrogen peroxide (H2O2). The Saccharification step is carried out by enzymatic hydrolysis method that is performed using cellulase and β-glucosidase. The results show in the case of pretreatment with NaClO2 and CH3COOH a percentage of saccharification of 80.87% compared to NaOH pretreatment with a percentage 56.82% and hydrogen peroxide with a percentage of 44.75%.En el presente artículo se muestran, los resultados de la obtención de azúcares fermentables utilizando como materia prima pasto elefante (Pennisetum purpureum). Se evaluó el efecto de la concentración del ácido acético (CH3COOH) y el clorito de sodio (NaClO2) sobre la eliminación del complejo lignina hemicelulosa. Se realizó una comparación del método utilizando pretratamientos básicos con hidróxido de sodio (NaOH) y peróxido de hidrógeno (H2O2). La etapa de sacarificación se cumplió utilizando el método de hidrólisis enzimática y con el uso de celulasa y β-glucosidasa. Los resultados muestran que empleando el pretratamiento con CH3COOH y NaClO2 presenta un porcentaje de sacarificación del 80,87% en comparación con el pretratamiento con NaOH con un porcentaje de 56,82% y del peróxido de hidrógeno con un porcentaje de 44,75%