Con más de dos docenas de compañías en Pensilvania fabricando papas fritas, no es de extrañar que los investigadores de la Facultad de Ciencias Agrícolas de Penn State hayan desarrollado un enfoque novedoso para convertir de manera más eficiente los desechos de papa en etanol. Este proceso puede reducir los costos de producción parabiocombustible en el futuro y agregar valor extra para los fabricantes de chips.
Utilizando puré de papa hecho de las cáscaras y los residuos de papa de un procesador de alimentos de Pensilvania, los investigadores desencadenaron la sacarificación simultánea, el proceso de descomponer el almidón complejo de carbohidratos en azúcares simples, y la fermentación, el proceso en el que los azúcares se conviertenal etanol por levaduras u otros microorganismos en biorreactores.
La naturaleza simultánea del proceso fue innovadora, según el investigador Ali Demirci, profesor de ingeniería agrícola y biológica. La adición al biorreactor de moho y levadura - Aspergillus niger y Saccharomyces cerevisiae , respectivamente, catalizó la conversión de desechos de papa a bioetanol.
El biorreactor tenía soportes compuestos de plástico para alentar y mejorar la formación de biopelículas y aumentar la población microbiana.
Las biopelículas son una forma natural de inmovilizar las células microbianas en un material de soporte sólido. En un entorno de biopelículas, las células microbianas son abundantes y más resistentes al estrés ambiental, lo que provoca una mayor productividad. En esta aplicación, estos beneficios fueron especialmente importantes porque la actividad enzimática del moho requeríatemperatura más alta y la levadura tuvo que tolerar esto.
Los investigadores evaluaron los efectos de la temperatura, el pH y las tasas de aireación en los reactores de biopelícula, y se encontró que las condiciones óptimas eran 95 grados Fahrenheit y un pH de 5.8 sin aireación. Después de 72 horas, los investigadores alcanzaron la concentración máxima de etanol de 37.93gramos por litro. El rendimiento fue de 0,41 gramos o etanol por gramo de almidón.
"Estos resultados son prometedores, porque el reactor de biopelícula de cocultivo proporcionó una producción de etanol similar - 37,93 gramos por líder - en comparación con la producción de etanol convencional - 37,05 gramos por litro - que requirió pretratamiento con enzimas comerciales añadidasa una temperatura más alta ", explicó Demirci." Por lo tanto, eliminar los costos de energía y enzimas añadidos externamente ciertamente reducirá el costo de producción de bioetanol ".
Los investigadores también evaluaron la formación de co-cultivo de biopelículas en los soportes compuestos de plástico usando un microscopio electrónico de barrido, dijo el investigador Gulten Izmirlioglu, un estudiante de doctorado en ingeniería agrícola y biológica cuando se realizó el estudio ". Las imágenes de microscopio electrónico de barrido revelaron que cuando el mohoy las levaduras pueden formar una biopelícula, las hifas filamentos del moho proporcionan un área de superficie para la unión de las levaduras ", dijo." Eso es algo bueno ".
Los hallazgos de la investigación, que demostraron que los soportes compuestos de plástico se pueden utilizar para procesos de sacarificación y fermentación simultáneos en reactores de biopelículas con cocultivos cuando se produce etanol, se publicaron en combustible . Izmirlioglu cree que los resultados son significativos para la industria.
"En general, la producción de bioetanol a partir de desechos industriales con almidón se puede mejorar con la aplicación de reactores de biopelículas, mientras que el costo de producción se reduce con integraciones del proceso simultáneo de sacarificación y fermentación y cocultivo", dijo.
Se necesita una producción de bioetanol más eficiente para satisfacer la demanda de energía renovable y reducir los impactos ambientales negativos del combustible de petróleo, señaló Demirci. Para que la producción de etanol sea rentable, económica y de fácil disponibilidad, se necesitan materias primas como el puré de papa,así como tecnologías de procesamiento mejoradas con mayores productividades.
"Esta investigación es de gran interés para Keystone Potato Products en Hegins, Pennsylvania, una subsidiaria de Sterman Masser Inc.", dijo Demirci. "La compañía está prestando atención a este proyecto, esperando que este enfoque novedoso pueda ayudarlo a agregar más valora su desperdicio de puré de papa. Los desperdicios de alimentos industriales son potencialmente un gran sustrato en la producción de productos de valor agregado para reducir el costo, al tiempo que gestionan los desechos de manera económica y ambiental ".
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Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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