Diseño conceptual de una planta piloto productora de proteína unicelular de Trichoderma Reesei a partir de residuos de la industria Algal

Abstract

Uno de los principales problemas a los que se enfrenta el mundo, en particular los países en desarrollo, es el explosivo ritmo de crecimiento de la población. La agricultura convencional podría ser incapaz de suministrar suficientes alimentos (en particular, proteínas) y de satisfacer esa demanda. Este problema se agrava si se considera el cambio climático. Por lo tanto, para enfrentar estos problemas es vital contar con una fuente de proteína alternativa de mayor calidad. Esto es la proteína unicelular (SCP), la cual se obtiene a partir de microorganismos que tienen una rápida tasa de crecimiento, y son capaces de utilizar materias primas de bajo costo como fuentes de carbono. El objetivo de este trabajo es diseñar una planta piloto que produzca proteína unicelular de Trichoderma reesei, utilizando residuos de la industria algal como fuente de carbono. Para ello, se adoptó una metodología que consiste en: diseñar el proceso productivo junto a las operaciones unitarias, determinar los flujos de materia de cada etapa, calcular las dimensiones de los equipos principales, determinar los flujos de energía, calcular los flujos de servicios necesarios en planta, y analizar los resultados obtenidos. El proceso productivo comienza con la etapa de neutralización donde se aumenta el pH del residuo algal ácido. En seguida viene la depolimerización donde ingresa el residuo de alga y mediante hidrólisis enzimática se obtiene glucosa fermentable. Luego sigue una centrifugación para separar los residuos sólidos del líquido sacarificado. Este último sigue a una etapa de prealimentación donde se mezcla con medio mínimo. Más tarde, se lleva a cabo una fermentación fed-batch, a la que entra un inóculo de Trichoderma reesei proveniente de un cultivo de adaptación. Para finalizar, el caldo de fermentación pasa por una filtración y una etapa de secado, donde se consigue la proteína unicelular seca. Los principales resultados indican que una planta piloto, a partir de 100 kg de residuos de alga, podría producir 3,9 kg de proteína unicelular seca, cada 2 días, con lo que la producción anual podría alcanzar valores de 608 kg de SCP. La planta contaría con 9 equipos, los que serían 2 reactores, 3 bioreactores, 2 centrífugas, un filtro prensa y una estufa de vacío, y el proceso productivo estaría separado en 10 operaciones unitarias. Los principales insumos serían agua fresca, buffer acetato, medio mínimo y medio extracto de levadura peptona dextrosa (YPD), y los principales residuos serían el filtrado posterior a la fermentación y el residuo depolimerizado. Con lo anterior, se establece que se cumplen los objetivos planteados, desarrollando con éxito el diseño conceptual de una planta piloto para la producción de proteína unicelular de Trichoderma reesei, usando residuos de la industria algal como fuente de carbono.