Condiciones óptimas de fermentación de carbohidratos de algas pardas, mediante el uso de organismos genéticamente modificados

Abstract

Este informe presenta la memoria de título realizada en colaboración con el Consorcio BAL Chile S.A.; cuyo objetivo es evaluar las condiciones de fermentación de carbohidratos de macroalga parda para optimizar su bioconversión a etanol, mediante el uso de cepas de microorganismos genéticamente modificados, y así, contribuir al desarrollo de la industria de biocombustibles de tercera generación en Chile. El desarrollo de este proyecto consistió, principalmente, en dos etapas: en la primera se realizaron fermentaciones aeróbicas con reactivos puros en distintas razones de alginato-manitol, de modo de simular la composición de carbohidratos presentes en las macroalgas pardas. Con estos cultivos se calculó y evaluó la velocidad de crecimiento y los rendimientos de biomasa y de producto, con la finalidad de determinar condiciones óptimas para fermentar. En una segunda etapa, realizaron fermentaciones micro-aeróbicas mediante un diseño experimental estadístico, para evaluar, principalmente, la producción de etanol. No se obtuvieron resultados favorables en esta condición, por lo que procedió a fermentar Macrocystis pyrifera en condiciones aeróbicas, con el objeto de verificar si los resultados con reactivos puros era reproducible al fermentar algas. Como resultado principal se obtuvo que la razón de alginato-manitol que reporta mejor rendimiento de etanol es 5:8 en condiciones aeróbicas. No obstante, el microorganismo puede crecer y fermentar favorablemente en distintas razones de carbohidratos, lo que elimina la variable de composición química de algas pardas. Las fermentaciones con Macrocystis pyrifera determinaron que no es necesario que la razón de carbohidratos se asemeje a la razón óptima determinada como óptima, sino que basta con la composición natural de la misma. Por lo tanto, esta macroalga nativa de Chile y su uso como materia prima para la producción de biocombustibles abre una oportunidad importante para la aumentar la participación de las Energías Renovables No Convencionales en la generación de energía del país, avanzando hacia la meta propuesta por el gobierno. Tras los análisis realizados, se estima que el rol principal de manitol es entregar poder reductor a la célula, el cual puede ser utilizado tanto en el crecimiento y metabolismo del microorganismo, como para la producción de etanol. Por otro lado, alginato es consumido para la formación de biomasa y de piruvato destinado a la producción de etanol. El estudio experimental desarrollado en esta memoria no consideró variables como la temperatura, pH o agitación. Por lo tanto se recomienda complementar este estudio añadiendo dichas variables, otorgando otras perspectivas valiosas al momento de decidir el escalamiento del proceso.