Ethanol production from paper sludge using Kluyveromyces marxianus

Abstract

RESUMEN: El lodo de papel reciclado es una materia prima promisoria para la producción de etanol. En esta investigación, nosotros primero evaluamos el efecto de la concentración de etanol, la carga de sólidos y la cristalinidad de la celulosa sobre la hidrólisis enzimática de la celulosa. También se evaluó la producción de etanol con lodo de papel mediante el proceso de sacarificación y fermentación simultanea (SSF) e hidrólisis y fermentación separada (SHF) empleando la levadura Kluyveromyces marxianus ATCC 36907. El etanol presenta un efecto inhibitorio sobre la hidrólisis de la celulosa. Una concentración de etanol de 40 g/L genera una reducción del 79 % en la producción teórica de azúcares reductores. Al incrementar la concentración de sólidos se observa una reducción en la conversión de la celulosa a azúcares reductores obteniéndose un 76 % de conversión con 9 % de sólidos. Una mayor conversión y productividad en etanol fueron alcanzadas en el proceso SSF en relación al proceso SHF en 72 horas de tratamiento. Palabras clave: Lodo papelero, etanol, Kluyveromyces marxianus, fermentación, hidrólisis

ABSTARCT: Recycled paper sludge is a promising raw material for ethanol production. In this study, we first evaluated the effects of ethanol concentration, solids load, and cellulose crystallinity on the enzymatic hydrolysis of cellulose to produce reducing sugars. We then evaluated the production of ethanol by either saccharification and simultaneous fermentation (SSF) or separated hydrolysis and fermentation (SHF) using the yeast Kluyveromyces marxianus ATCC 36907. We found that cellulose hydrolysis decreased as ethanol concentrations increased; at 40 g/L ethanol, the reducing sugar production was decreased by 79 %. Hydrolysis also decreased as solids load increased; at 9 % of solids, the cellulose conversion was 76 % of the stoichiometric production. The ethanol yield and cellulose conversion rate were higher with SSF as opposed to SHF processes at 72 h of treatment. Keywords: Paper sludge, ethanol, Kluyveromyces marxianus, fermentation, hydrolysis