Publication: Utilización de hongos de podredumbre blanca en la producción de pasta de celulosa de alto rendimiento
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2015-08-05
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
La pasta de celulosa se obtiene por métodos químicos o mecánicos, dando lugar a pastas adecuadas para la fabricación de distintos tipos de papel. El proceso mecánico tiene un alto aprovechamiento de la madera y las pastas así obtenidas son adecuadas para fabricar papeles de impresión. Sin embargo, requiere un alto consumo energético. Este hándicap es cada día es más importante debido al aumento del precio de la energía, por lo que reducir este gasto en la producción de pasta mecánica es cada vez más interesante.La presente Tesis estudia el uso de hongos de podredumbre blanca en la producción de pasta mecánica. Estos hongos son los principales biodegradadores de la lignina, responsable de la unión de las fibras de celulosa en la madera. Dicha degradación la realizan mediante un variado grupo de enzimas, destacando lacasas y peroxidasas.En un primer estudio se seleccionaron los hongos más adecuados para facilitar un pasteado mecánico. Se partió de 30 hongos y se realizó una primera selección de 10 mediante métodos en placa Petri, evaluando crecimiento y capacidad ligninolítica. Con ellos se llevó a cabo una fermentación en estado sólido de astillas de pino evaluando el consumo de energía en un posterior pasteado. Además, se analizaron los cambios químicos causados por los hongos en las maderas y las enzimas producidas. Finalmente, en las pastas se evaluó su calidad papelera. Los resultados muestran que Pycnoporus sanguineus y Trametes sp. I 62 lograron los mayores ahorros de energía aprox. 15 por ciento , resultando pastas de calidad similar a los controles. Se observó que la eliminación de lignina no era significativa aunque este polímero se encontraba más oxidado.En un segundo apartado se estudió el efecto de los compuestos extraíbles de la madera sobre la fermentación y el pasteado. Este estudio consta de dos partes: fermentaciones a diferentes tiempos de pequeñas cantidades de astillas para hacer un seguimiento temporal, y fermentación de una mayor cantidad de astillas para obtener pasta mecánica y evaluar la influencia de los extraíbles sobre el ahorro de energía y la calidad de las pastas.Del estudio a distintos tiempos se concluye que el crecimiento de P. sanguineus es mayor que el de Trametes sp. I 62 y que se favorece eliminando los extraíbles en acetona. También que la lacasa desempeña un papel importante en la degradación de la lignina. Al realizar pasteados sorprende el elevado ahorro energético obtenido para los controles, de los que se han retirado los extraíbles pero no fermentado 13 por ciento al eliminar los compuestos solubles en acetona . Tras la fermentación el porcentaje aumenta hasta el 25 por ciento. Con este pretratamiento, la calidad de las pastas no sufre grandes cambios, lográndose pequeñas mejoras en la resistencia a la tracción pero también ligeras pérdidas de blancura. Aunque incluir etapas de extracción y fermentación tiene un coste, este procedimiento resulta muy interesante ya que las fábricas de celulosa tienden a integrarse dentro de un esquema de biorrefinerias. Por ello puede ser beneficiosa la existencia de corrientes de extraíbles de donde obtener productos de alto valor añadido.En la última parte de esta tesis se estudió la degradación de películas delgadas de lignina el sistema lacasa mediador con técnicas como la microbalanza de cristal de cuarzo QCM . Los resultados mostraron que el sistema enzimático no es capaz de degradar el film aunque sí de oxidarlo y son coherentes con los encontrados en las fermentaciones realizadas anteriormenteEn general, se demuestra la capacidad de P. sanguineus y Trametes sp. I 62 para ahorrar energía en la producción de pasta mecánica sin apenas modificar sus propiedades y que este ahorro se mejora notalmente si se eliminan los compuestos extraíbles en acetona. Se establece que dichos ahorros se logran sin una deslignificación extensiva, aunque con una importante oxidación de la lignina.
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Químicas, Departamento de Bioquímica y Biología Molecular I, leída el 29-05-2015