Escalado del proceso de transformación directo del microorganismo

Abstract

De acuerdo al protocolo de Kyoto y al Libro Blanco de las Energías Renovables, la Directiva Europea 2003/30/CE establece que, en el año 2010, al menos el 5,75% de los carburantes empleados deben proceder de la biomasa. Con esta medida se pretende disminuir la dependencia del petróleo así como la emisión de contaminantes. Teniendo en cuenta que más del 30% de la energía final consumida en la Unión Europea corresponde a los combustibles destinados a automoción, los biocombustibles son la principal vía renovable para cumplir dicho objetivo. El desarrollo de estos biocombustibles alternativos supone además una diversificación de las fuentes de suministro. El biodiésel es uno de los principales tipos de biocombustibles, y un candidato fuerte para sustituir parcialmente al petróleo en los motores diésel, además de presentar numerosas ventajas medioambientales. Está formado por ésteres metílicos de ácidos grasos (FAMEs), derivados de aceites vegetales o grasas animales. El biodiésel se obtiene generalmente por transesterificación y esterificación de triglicéridos y ácidos grasos. En la actualidad, la mayor parte del biodiésel se produce a partir de aceites vegetales de distinta procedencia. Debido al coste de producción de biodiésel a partir de estos aceites y a la necesidad de grandes áreas de cultivo, se están investigando nuevas fuentes alternativas para sustituir a los aceites convencionales. Los microorganismos oleaginosos están emergiendo como una de estas fuentes para la producción de biodiésel con importante presencia en el futuro. Esto es debido a que su rendimiento es mucho mayor al de los cultivos oleaginosos tradicionales, consumiendo además menor cantidad de agua dulce. El presente trabajo de investigación se centra en la producción de biodiésel a partir de un hongo filamentoso de la especie Mucor circinelloides, como una continuación al programa de investigación llevado a cabo por el Departamento de Tecnología Química y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos en colaboración con el grupo encabezado por el profesor Victoriano Garre, de la facultad de Biología de la Universidad de Murcia. En primer lugar, se realizó la extracción de la fracción lipídica contenida en el microorganismo, utilizando cloroformo y metanol en proporciones 2:1, obteniendo un porcentaje máximo de acumulación de lípidos del 19%. A continuación se procedió a la caracterización de la fracción lipídica extraída, con el fin de elegir el tipo de catálisis a utilizar en la reacción de obtención de biodiésel, y de conocer la materia saponificable (aquella que es capaz de producir FAMEs) presente en los lípidos, que resultó ser de un 99,7%. Con diferencia a estudios anteriores [Sádaba 2007, Martínez 2008], la cantidad de microorganismo suministrada fue mayor (118g), lo que permitió un reescalado del estudio de obtención de biodiésel, en una nueva instalación con mayor capacidad. El trabajo consistió en la puesta a punto del nuevo sistema de reacción, y estudio posterior de las variables más influyentes en el proceso de obtención de biodiésel. El método elegido para la reacción de obtención de biodiésel fue el directo, en el que tanto la extracción como la reacción se dan simultáneamente, ya que supone un ahorro en costes de reactivos y tiempo de operación. El catalizador empleado fue ácido sulfúrico, en base a los resultados obtenidos sobre el índice de acidez en la caracterización de los lípidos, con un valor del 7,7% en contenido de ácidos grasos. En comparación a estudios anteriores [Sádaba 2007, Martínez 2008], en esta nueva instalación experimental se consiguieron importantes logros en el estudio de obtención de biodiésel a partir del microorganismo Mucor circinelloides, eliminación del cloroformo como disolvente empleado para la etapa de extracción, reducción de los tiempos de reacción a valores de una hora, y finalmente una disminución en la relación másica microorganismo-metanol (15:1) y microorganismo-catalizador (0,6:1). La cantidad disponible de microorganismo permitió una caracterización más exhaustiva de los ésteres metílicos obtenidos, con el fin de cumplir la normativa Europea UNE-EN 14214 sobre ésteres metílicos de ácidos grasos para automoción.