Valorización de glicerol crudo del proceso de obtención de biodiésel mediante su fermentación a butanol y 1,3-propanodiol con Clostridium pasteurianum
- Autores: Alejandro Ortega Camino
- Directores de la Tesis: Paula Marzal Doménech (dir. tes.), Carmen Gabaldón García (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2026
- Idioma: español
- Número de páginas: 243
- Tribunal Calificador de la Tesis: María José Orts Tarí (presid.), Pau San Valero Tornero (secret.), Miguel Martín Monerris (voc.)
- Programa de doctorado: Doctor en Programa Oficial de Posgrado en Ingeniería Química, Ambiental y de Procesos
- Calificación: Sobresaliente Cum Laude
- Materias:
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- Resumen
La creciente demanda energética asociada al aumento poblacional requiere la reducción de la dependencia de combustibles fósiles, que representan el 87% del consumo energético del sector de transporte en la Unión Europea, consolidando al biodiésel como un biocombustible estratégico. No obstante, su producción genera glicerol crudo con una elevada carga de impurezas cuya purificación resulta costosa, afectando la sostenibilidad económica y ambiental de la industria.La fermentación de glicerol crudo constituye una alternativa para fortalecer la cadena de valor del biodiésel. La especie Clostridium pasteurianum es capaz de metabolizar el glicerol para producir butanol, 1,3-propanodiol (1,3-PDO), etanol y ácidos grasos volátiles. Sin embargo, la presencia de impurezas en el glicerol crudo y fenómenos de inhibición por sustrato o por productos de fermentación limitan su aprovechamiento, requiriendo mejoras en el pretratamiento del sustrato y la integración de biorreactores de configuración avanzada.El objetivo de esta tesis doctoral fue desarrollar una estrategia de valorización del glicerol crudo hacia la biosíntesis de butanol y 1,3-PDO empleando C. pasteurianum, integrando técnicas de recuperación in situ mediante arrastre con gas y, de forma innovadora, extracción líquido-líquido utilizando biodiésel como agente extractante. Adicionalmente, se evaluó la influencia de compuestos transportadores de electrones sobre la formación de productos.El glicerol crudo fue suministrado por dos industrias de biodiésel. Se evaluaron estrategias de pretratamiento mediante filtración o adsorción con carbón activado granular (0.5 gCAG/gglicerol), siendo esta última la más eficaz, permitiendo fermentaciones con concentraciones iniciales de hasta 60 g/L. El estudio del medio de fermentación identificó una concentración de FeSO₄ de 5 mg/L para maximizar la producción de butanol. Para prevenir el acid crash, se realizaron fermentaciones con control digital de pH, manteniéndose producciones de butanol cercanas a 9 g/L a pH mayores 6.5 con todas las fuentes de glicerol.La toxicidad del butanol limitó el consumo prolongado del sustrato, justificando la aplicación de estrategias de recuperación in situ. El arrastre con gas incrementó la producción acumulada de butanol hasta 11.5 g/L y permitió recolectar 15 g/L en el destilado. La extracción líquido-líquido con biodiésel en una relación biodiésel:medio de fermentación de 3:1 (v/v) en el extractor mejoró el rendimiento de butanol en 40% (0.28 g/g), alcanzando 14 g/L de butanol total y 6 g/L de 1,3-PDO, además de enriquecer el biodiésel con 1% (p/p) de butanol. Finalmente, la suplementación de L-cisteína bajo pH controlado direccionó el metabolismo hacia la síntesis selectiva de 1,3-PDO, alcanzando 22 g/L con solo 1 g/L de butanol.En conjunto, esta tesis aporta resultados originales en Ingeniería Química y de Procesos, sentando las bases para el desarrollo de biorrefinerías sostenibles integradas a la industria del biodiésel.
