Producción de PHA a partir de subproductos de la industria, lacto suero y glicerina del biodiésel, usando lodos activados

Abstract

En el presente trabajo de tesis se evaluó la factibilidad de producción de polihidroxialcanoatos (PHA), bio-plásticos intracelulares microbianos de alto valor, biocompatibles y biodegradables que tienen características muy similares a los poliésteres de origen petroquímico. Los PHAs son biopoliésteres sintetizados por bacterias como reserva intracelular de carbono y energía en forma de gránulos. Estos bioplásticos constituyen una buena alternativa para reemplazar a los plásticos convencionales de origen petroquímico, porque además de ser biodegradables, se sintetizan a partir de materia prima renovable (efluentes carbonáceos). Los trabajos se llevaron a cabo en reactores biológicos aerobios a escala laboratorio, utilizando cultivos mixtos de lodos activados aerobios y como fuentes de carbono, se emplearon suero de queso (efluente de la industria láctea) y glicerol crudo (subproducto de la industria del biodiesel). El proceso de producción de PHA utilizando cultivos mixtos requiere una etapa de selección de microorganismos en un reactor de cargas secuenciales (“Sequential Batch Reactor”, SBR) bajo régimen de alimentación “Feast”/Famine” (disponibilidad de carbono/inanición), seguido de una etapa de producción en reactor batch limitado en factores de crecimiento (nitrógeno u oxígeno). Además, se optimizó el proceso de extracción y purificación de PHA de la biomasa. Se identificó el tipo de PHA obtenido correspondiendo a un homopolímero de HB (hidroxibutirato). El glicerol crudo resultó el mejor sustrato carbonáceo ya que se obtuvo un mayor rendimiento del PHA obtenido. Los resultados fueron respaldados por análisis cinéticos y estequiométricos del proceso productivo. A partir del PHA extraído de la biomasa se desarrollaron matrices individuales y compuestas a base de PHA y ácido poliláctico (PLA), las cuales fueron caracterizadas a través de sus propiedades térmicas, microestructurales y de bio-desintegración. Para ello se utilizaron diversas técnicas: Calorimetría diferencial de barrido (DSC), Espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), Difracción de Rayos X, Microscopia electrónica de Barrido (SEM).