Revista de Fundamentos de Energías Renovables y Aplicaciones
Acceso abierto
ISSN: 2090-4541
ISSN: 2090-4541
Giuliano Degrassi
Bioenergy 2020: Pretratamiento enzimático de biomasa para la mejora de la producción de biogás
Giuliano Degrassi
Centro Internacional de Ingeniería Genética y Biotecnología (ICGEB), Italia
La producción de biogás a partir de biomasas y residuos orgánicos mediante digestión anaeróbica utilizando bacterias metanogénicas es un proceso biotecnológico crucial para la producción sostenible de biocombustibles. Uno de los factores limitantes de este proceso es la baja tasa de conversión en biogás de la energía contenida en la biomasa. A menudo, esto se debe principalmente al difícil metabolismo de los componentes de la membrana celular vegetal por parte del consorcio microbiano presente dentro del digestor, principalmente gracias a la complejidad de la celulosa, la hemicelulosa y la lignina. La celulosa es extremadamente abundante y su conversión completa en metano aumentaría la eficiencia del método. biogásla producción a partir de polisacáridos y otros biopolímeros se produce a través de cuatro pasos: hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis. Es evidente la importancia de una hidrólisis más eficiente para impulsar la producción de más biogás . Desarrollamos tres sistemas de expresión heterólogos para la producción de las siguientes enzimas: (i) - endocelulasa (endoglucanasa) de Bacillus pumilus (ii) - celobiohidrolasa de Xanthomonas sp. (iii) - beta-glucosidasa de Bacillus amyloliquefaciens Estas tres enzimasse sabe que participan en la despolimerización de la celulosa que se produce en tres pasos: (i) escisión del polímero de celulosa y formación de oligómeros; (ii) eliminación de dímeros (celobiosa) de los oligómeros de celulosa; (iii) liberación de glucosa a partir de dímeros de celobiosa. Los tres genes que codifican las enzimas mencionadas anteriormente se amplificaron mediante PCR, se clonaron en pTOPO, se secuenciaron para verificar la amplificación correcta y luego se clonaron en pQE, un vector de expresión que proporciona proteínas marcadas con 6xHis. E. coli M15 fue el sistema de expresión. A continuación, las tres enzimas se purificaron mediante cromatografía de afinidad en un paso, debido a la etiqueta de seis histidinas, y se utilizaron en los experimentos de digestión de celulosa. Teniendo en cuenta que dos enzimasno eran solubles cuando se expresaban en E. coli (cuerpos de inclusión formados por celobiohidrolasa y beta-glucosidasa), se tuvo en cuenta un sistema de expresión heterólogo alternativo para el ensamblaje de las enzimas, la levadura Pichia pastoris. El objetivo final del proyecto es el desarrollo de un método de pretratamiento que se utilizará para la conversión de biomasas y residuos orgánicos agroindustriales que contienen celulosa en un sustrato para ser fermentado por bacterias metanogénicas para la producción de biogás. Si bien la expresión heteróloga en Pichia sigue en desarrollo, ya contamos con un sistema eficiente para la producción de la endoglucanasa bacteriana recombinante. Se determinan las condiciones óptimas para la utilización de esta enzima: el pH óptimo es 6.0 y por lo tanto la temperatura óptima es 40 C. En estas condiciones, pH 6. 0 y temperatura de 40ºC, la enzima mantuvo hasta el 50% de su actividad después de una semana. La enzima se probó en algunos sustratos y se encontró que estaba lista para despolimerizar celulosa de microfibrillas (Sigma), celulosa de fibra corta residual de la industria papelera, polvo de mazorca de maíz y polvo de tallo de maíz con una actividad seleccionada de 251, 142, 75 y 70 UI/ mg, respectivamente. Actualmente estamos midiendo el potencial metanogénico de varios residuos orgánicos que contienen celulosa con y sin tratamiento previo con la enzima celulolítica. Tras este experimento, se va a calcular la sostenibilidad económica de este proceso, comparando el valor del pretratamiento y por tanto el beneficio conseguido en términos de aumento La enzima se probó en algunos sustratos y se encontró que estaba lista para despolimerizar celulosa de microfibrillas (Sigma), celulosa de fibra corta residual de la industria papelera, polvo de mazorca de maíz y polvo de tallo de maíz con una actividad seleccionada de 251, 142, 75 y 70 UI/ mg, respectivamente. Actualmente estamos midiendo el potencial metanogénico de varios residuos orgánicos que contienen celulosa con y sin tratamiento previo con la enzima celulolítica. Tras este experimento, se va a calcular la sostenibilidad económica de este proceso, comparando el valor del pretratamiento y por tanto el beneficio conseguido en términos de aumento La enzima se probó en algunos sustratos y se encontró que estaba lista para despolimerizar celulosa de microfibrillas (Sigma), celulosa de fibra corta residual de la industria papelera, polvo de mazorca de maíz y polvo de tallo de maíz con una actividad seleccionada de 251, 142, 75 y 70 UI/ mg, respectivamente. Actualmente estamos midiendo el potencial metanogénico de varios residuos orgánicos que contienen celulosa con y sin tratamiento previo con la enzima celulolítica. Tras este experimento, se va a calcular la sostenibilidad económica de este proceso, comparando el valor del pretratamiento y por tanto el beneficio conseguido en términos de aumento Actualmente estamos midiendo el potencial metanogénico de varios residuos orgánicos que contienen celulosa con y sin tratamiento previo con la enzima celulolítica. Tras este experimento, se va a calcular la sostenibilidad económica de este proceso, comparando el valor del pretratamiento y por tanto el beneficio conseguido en términos de aumento Actualmente estamos midiendo el potencial metanogénico de varios residuos orgánicos que contienen celulosa con y sin tratamiento previo con la enzima celulolítica. Tras este experimento, se va a calcular la sostenibilidad económica de este proceso, comparando el valor del pretratamiento y por tanto el beneficio conseguido en términos de aumentoproducción de biogás .