Aprovechamiento de subproductos de la industria colombiana de aceite de palma para la producción de un biopolímero del tipo PHA

Abstract

RESUMEN: Los polímeros de origen petroquímico tienen una gran cantidad de aplicaciones debido a sus propiedades; sin embargo su disposición final y degradabilidad generan un gran problema de contaminación ambiental. Por esta razón, ha surgido la necesidad de explorar otros materiales alternativos que permitan reemplazarlos; los biopolímeros como la celulosa, polímeros del ácido poliláctico y los polihidroxialcanoatos (PHAs) son los de mayor proyección en el momento. Específicamente los PHAs son los biopolímeros más prometedores, por la similitud de sus propiedades con los de origen petroquímico. Sin embargo, su producción requiere establecer procesos económicamente viables para llegar a ser competitivos. En este sentido, algunos subproductos agroindustriales disponibles en el país, pueden ser valorados para su uso como fuente de carbono económica para la producción de estos biopolímeros. En este trabajo se evaluó la capacidad de producción de PHA a partir de las bacterias Ralstonia eutropha y Halomona bolivienses. Se desarrolló en varias etapas; en la primera se llevó a cabo la activación de los microorganismos, su mantenimiento y propagación; luego en medio de cultivo estándar (glucosa) se establecieron los niveles de concentración de inóculo, fuente de Nitrógeno y relación Carbono/Nitrógeno (C/N), que favorecieran la producción de biopolímero para cada microorganismo. Posteriormente se evaluaron las fuentes de carbono alternativas (hidrolizados de racimos vacíos de frutos de palma (raquis de palma) y glicerol) con las condiciones establecidas en la primera etapa, a partir de esos resultados se seleccionó la fuente de carbono y el microorganismo para evaluar la producción a nivel de biorreactor, donde se estudió el efecto de la disponibilidad de oxígeno sobre la producción del polímero. El PHA extraído se caracterizó mediante Espectroscopia Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR) mediante comparación con un estándar y se evaluaron sus propiedades térmicas con un Análisis Diferencial de Calor (DSC). Los resultados permitieron establecer que la concentración inicial de inóculo no presentó efecto significativo en el rango evaluado en el proceso. La fuente de Nitrógeno que favoreció la fermentación fue la inorgánica y la relación C/N fue de 20 y 40 (Cmol/Nmol) para Ralstonia eutropha y Halomonas boliviensis, respectivamente. Al evaluar las fuentes de carbono no convencionales se encontró que el glicerol residual no favoreció el crecimiento de la Ralstonia eutropha, ni la acumulación de biopolímero en la Halomonas bolibiensis; De acuerdo a los parámetros cinéticos, rendimientos y características del material obtenido se definió como mejor combinación de trabajo el Hidrolizado de raquis con Ralstonia eutropha. Al trabajar con estas condiciones en el bioreactor se encontró que el nivel alto de oxígeno disuelto favoreció el crecimiento y la acumulación de biopolímero alcanzando una concentración de biomasa de 6,1g/L y una cantidad total de 0,6998 g de biopolímero. Los resultados permitieron establecer que los hidrolizados de raquis son un buen sustrato para la biosíntesis de PHA, lo cual permite valorar este subproducto de la industria palmicultora colombiana.