Remoción de los inhibidores de la fermentación etanólica usando membranas de polidimetilsiloxano (PDMS) por pervaporación

Abstract

Resumen

La producción de etanol a partir de materiales lignocelulósicos incluye procesos de pretratamiento, hidrólisis y fermentación. Durante la etapa de pretratamiento e hidrólisis se producen compuestos no deseables para la fermentación. La toxicidad de estos compuestos, llamados inhibidores, sobre los microorganismos es uno de los principales factores limitantes en el rendimiento de etanol durante la fermentación. Aunque han sido propuestos en la literatura diferentes métodos biológicos, físicos y químicos para eliminar estos compuestos inhibidores, el uso de tecnologías de membrana ha recibido poco interés como método de remoción, y específicamente, hasta la fecha no se conocen estudios en donde se use la pervaporación como método de detoxificación. En este estudio se preparó y evaluó el desempeño de una membrana de polidimetilsiloxano (PDMS) para la remoción de inhibidores presentes frecuentemente en el pretratamiento e hidrólisis ácida de material lignocelulósico proveniente del bagazo y las hojas de caña de azúcar. La membrana preparada permite la remoción de ácido acético, ácido fórmico y furfural. No se encontró permeación alguna del ácido levulínico, xilosa, glucosa y hidroximetilfurfural (HMF). Los resultados indican que es posible realizar la detoxificación de hidrolizados del bagazo y las hojas de la caña de azúcar mediante pervaporación.

Palabras clave:pervaporación, hidrólisis de bagazo, inhibidores, intensificación de procesos, tecnología de membranas.

Removal of ethanolic fermentation inhibitors using polydimethylsiloxane (PDMS) membranes by pervaporation

Abstract

Pretreatment and fermentation are previous processes for ethanol production from lignocellulosic material. During pretreatment, several undesirable compounds are formed. These compounds, known as inhibitors, reduce yeast activity and they are one of the main limiting factors of ethanol yield in the fermentation process. Although, several biological, physical, and chemical processes have been proposed in the literature to remove inhibitor compounds, little attention has received membrane technology as a removal alternative. To date, there are not known studies where pervaporation has been used as a removal technology for inhibitors. In this work, a membrane of polydimethylsiloxane (PDMS) was prepared and experimentally evaluated for removal of inhibitors usually produced from pretreatment and acid hydrolysis of bagasse and leaves of sugar cane. The prepared membrane is able to remove acetic acid, formic acid and furfural. Levulinic acid, xylose, glucose and hydroxymethylfurfural (HMF) did not permeate through the membrane. These results show that it is possible to detoxicate hydroxylates from bagasse and leaves of sugar cane by pervaporation.

Keywords: pervaporation, hydrolysis of bagasse, inhibitors, process intensification, membrane technology.