Producción de azúcares a partir de los residuos de las hojas y cogollos de la caña de azúcar mediante procesos de explosión de vapor e hidrólisis enzimática
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Date
2025-04-03
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
The production of biofuels from lignocellulosic biomass represents a sustainable alternative to fossil fuels. In this study, the obtention of fermentable sugars from sugarcane leaf and bud waste was evaluated by means of steam explosion with recirculation and enzymatic hydrolysis. Six recirculation cycles (M0-M6) were applied at 180 °C for 1 second, analyzing the lignocellulosic composition of the solid fraction and performing a mass balance to determine the distribution of compounds in the liquid fraction. From this, total sugars and degradation products are quantified. The results indicated that sample M2 had the lowest lignin content (16.05%) and the highest cellulose concentration (51.94%), which favored enzymatic hydrolysis. The maximum concentration of sugars (72.09 g/L) was reached in M2 at 6 hours, but subsequently decreased due to the presence of inhibitors such as hydroxymethylfurfural (0.71 g/L) and furfural (0.60 g/L), especially in M3. It is concluded that two recirculations optimize the production of sugars, while from M3 onwards, a reduction is observed due to the accumulation of degradation products. These findings evidence the importance of controlling recirculation to maximize process efficiency and reduce inhibitor formation, raising opportunities for future research.
Resumen
La producción de biocombustibles a partir de biomasa lignocelulósica representa una alternativa sostenible a los combustibles fósiles. En este estudio, se evaluó la obtención de azúcares fermentables a partir de residuos de hojas y cogollos de caña de azúcar mediante explosión de vapor con recirculación e hidrólisis enzimática. Se aplicaron seis ciclos de recirculación (M0-M6) a 180 °C por 1 segundo, analizando la composición lignocelulósica de la fracción sólida y realizando un balance de masa para determinar la distribución de compuestos en la fracción líquida. A partir de esta, se cuantifican los azúcares totales y productos de degradación. Los resultados indicaron que la muestra M2 presentó el menor contenido de lignina (16,05%) y la mayor concentración de celulosa (51,94%), lo que favoreció la hidrólisis enzimática. La concentración máxima de azúcares (72,09 g/L) se alcanzó en M2 a las 6 horas, pero disminuyó posteriormente debido a la presencia de inhibidores como hidroximetilfurfural (0,71 g/L) y furfural (0,60 g/L), especialmente en M3. Se concluye que dos recirculaciones optimizan la producción de azúcares M2, mientras que a partir de M3 se observa una reducción por la acumulación de productos de degradación. Estos hallazgos evidencian la importancia de controlar la recirculación para maximizar la eficiencia del proceso y reducir la formación de inhibidores, lo que plantea oportunidades para futuras investigaciones.
Keywords
Ingeniería Química, Explosión de vapor, Material lignocelulósico
Citation
Código de tesis
TQ; 656
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero Químico