Evaluación de rutas de obtención de lípidos y monosacáridos de biomasa de microalgas bajo el concepto de biorefinería

RESUMENAl igual que una refinería de petróleo, una biorefinería utiliza todos los componentes de la biomasa para obtener productos aprovechables. Además de los lípidos, la biomasa de microalgas contiene cantidades importantes de proteínas, carbohidratos y otros productos metabólicos. En el presente estudio los autores definieron y evaluaron las rutas de obtención de lípidos y monosacáridos de biomasa de las microalgas Amphiprora sp. y Navicula sp., por medio de la implementación de procedimientos como disrupción celular ácida, extracción Soxhlet, Organosolv, transesterificación in situ y el método del ácido dinitrosalicílico (DNS). Las rutas fueron definidas y comparadas con base en las eficiencias de extracción de lípidos y porcentajes de azucares reductores obtenidos. Para la ruta de hidrólisis ácida – extracción Soxhlet se evaluaron diferentes tiempos, los mejores resultados se obtuvieron mediante los tiempos de 120 y 960 min, respectivamente. Mediante la ruta Organosolv – extracción Soxhlet la mayor eficiencia lipídica obtenida fue 48% y en transesterificación in situ el mayor porcentaje de azúcares reductores totales fue 1,67%p. Además, se determinaron los parámetros cinéticos relacionados con el sistema de lisis celular y transesterificación in situ para Navicula sp., obteniendo constantes de K=0,0003 min-1 para azúcares reductores y K=0,02 min-1 para productos de degradación. Por medio de espectroscopía infrarroja se comparó el pico de absorción del grupo carbonilo característico del biodiésel a través del tiempo. Entre las rutas evaluadas, Organosolv – extracción Soxhlet y transesterificación in situ presentaron mayor obtención de lípidos y monosacáridos, respectivamente.Palabras clave: pretratamiento, extracción, integración de procesos, azúcares reductores. ABSTRACT  As an oil refinery, a biorefinery uses all biomass components for obtaining high value usable products. Besides lipids, microalgae biomass contains significant amounts of proteins, carbohydrates and other metabolic products. In the present study, the authors defines routes to obtain monosaccharides and lipids from microalgae biomass of Amphiprora sp. and Navicula sp., through the implementation of acidic cellular disruption procedures, Soxhlet extraction, Organosolv pretreatment, in situ transesterification and the dinitrosalicylic acid method (DNS). The routes were defined and compared based on the percentage of lipids and monosaccharides obtained. For acid hydrolysis – Soxhlet extraction route several times of acid hydrolysis and extraction were evaluated, the best results for this route were obtained using times of 120 and 960 min, respectively. By Organosolv - extraction Soxhlet route, the best lipid efficiency obtained was 48% and in situ transesterification the highest percentage of total reducing sugars was 1.67%wt. Furthermore, kinetic parameters were determined related to the system of cell lysis and in situ transesterification for Navicula sp., getting constants K=0.0003 min-1 for reducing sugars and K=0.02 min-1 for degradation products. Using infrared spectroscopy compared the absorption peak of carbonyl group characteristic of biodiesel over time. Among Organosolv - Soxhlet extraction routes and in situ transesterification - Soxhlet extraction showed higher production of lipids and monosaccharides, respectively.Keywords: pretreatment, extraction, process integration, reducing sugars

Evaluación de rutas de obtención de lípidos y monosacáridos de biomasa de microalgas bajo el concepto de biorefinería

RESUMENAl igual que una refinería de petróleo, una biorefinería utiliza todos los componentes de la biomasa para obtener productos aprovechables. Además de los lípidos, la biomasa de microalgas contiene cantidades importantes de proteínas, carbohidratos y otros productos metabólicos. En el presente estudio los autores definieron y evaluaron las rutas de obtención de lípidos y monosacáridos de biomasa de las microalgas Amphiprora sp. y Navicula sp., por medio de la implementación de procedimientos como disrupción celular ácida, extracción Soxhlet, Organosolv, transesterificación in situ y el método del ácido dinitrosalicílico (DNS). Las rutas fueron definidas y comparadas con base en las eficiencias de extracción de lípidos y porcentajes de azucares reductores obtenidos. Para la ruta de hidrólisis ácida – extracción Soxhlet se evaluaron diferentes tiempos, los mejores resultados se obtuvieron mediante los tiempos de 120 y 960 min, respectivamente. Mediante la ruta Organosolv – extracción Soxhlet la mayor eficiencia lipídica obtenida fue 48% y en transesterificación in situ el mayor porcentaje de azúcares reductores totales fue 1,67%p. Además, se determinaron los parámetros cinéticos relacionados con el sistema de lisis celular y transesterificación in situ para Navicula sp., obteniendo constantes de K=0,0003 min-1 para azúcares reductores y K=0,02 min-1 para productos de degradación. Por medio de espectroscopía infrarroja se comparó el pico de absorción del grupo carbonilo característico del biodiésel a través del tiempo. Entre las rutas evaluadas, Organosolv – extracción Soxhlet y transesterificación in situ presentaron mayor obtención de lípidos y monosacáridos, respectivamente.Palabras clave: pretratamiento, extracción, integración de procesos, azúcares reductores. ABSTRACT  As an oil refinery, a biorefinery uses all biomass components for obtaining high value usable products. Besides lipids, microalgae biomass contains significant amounts of proteins, carbohydrates and other metabolic products. In the present study, the authors defines routes to obtain monosaccharides and lipids from microalgae biomass of Amphiprora sp. and Navicula sp., through the implementation of acidic cellular disruption procedures, Soxhlet extraction, Organosolv pretreatment, in situ transesterification and the dinitrosalicylic acid method (DNS). The routes were defined and compared based on the percentage of lipids and monosaccharides obtained. For acid hydrolysis – Soxhlet extraction route several times of acid hydrolysis and extraction were evaluated, the best results for this route were obtained using times of 120 and 960 min, respectively. By Organosolv - extraction Soxhlet route, the best lipid efficiency obtained was 48% and in situ transesterification the highest percentage of total reducing sugars was 1.67%wt. Furthermore, kinetic parameters were determined related to the system of cell lysis and in situ transesterification for Navicula sp., getting constants K=0.0003 min-1 for reducing sugars and K=0.02 min-1 for degradation products. Using infrared spectroscopy compared the absorption peak of carbonyl group characteristic of biodiesel over time. Among Organosolv - Soxhlet extraction routes and in situ transesterification - Soxhlet extraction showed higher production of lipids and monosaccharides, respectively.Keywords: pretreatment, extraction, process integration, reducing sugars