Descripció del projecte
La fermentación en estado sólido (SSF por sus siglas en inglés, Solid State Fermentation) se presenta como una tecnología muy prometedora para la obtención de bioproductos a partir de biorresiduos. La SSF consiste en una biotransformación que ocurre en una matriz sólida en ausencia de agua libre. Con el presente proyecto se pretende profundizar en el conocimiento del proceso de SSF para la obtención de bioproductos a partir de la FORM o del digestato producido en la digestión anaerobia de la FORM, incrementando así su aplicabilidad industrial hasta hacerla realmente viable económicamente. Con este fin se estudiarán las mejores condiciones para la obtención de bioproductos y se desarrollará un proceso automatizado que permita una operación del proceso estable, autónoma y económica.
El objetivo principal de este proyecto es la producción de bioproductos de alto valor añadido a partir de biorresiduos, utilizando el proceso biológico de fermentación en estado sólido (SSF). Como principales biorresiduos se considerarán (a) la fracción orgánica de residuos municipales (FORM), (b) el digestato procedente de la digestión anaerobia de la FORM, (c) la fracción sólida resultante de la hidrólisis enzimática de la FORM, y (d) biorresiduos lignocelulósicos procedentes de la actividad agrícola. Se estudiará la producción de los siguientes bioproductos: biopesticidas, enzimas hidrolíticos, biosurfactantes y poliésteres biodegradables. Para ello, se caracterizarán detalladamente los biorresiduos de partida y se evaluará su tratamiento mediante la SSF a escala laboratorio definiendo las condiciones óptimas de operación, principalmente en términos de condiciones de aireación, mezclado, inoculación, duración y temperatura. Los resultados obtenidos se utilizarán como punto de partida para el escalado del proceso de SSF y, como objetivo final, se aplicará el conocimiento adquirido en las fases previas para estudiar a escala piloto los procesos más prometedores de producción de los bioproductos seleccionados. Finalmente se llevará a cabo una valoración ambiental, técnico-económica, de seguridad y de impacto social de todo el proceso, lo que servirá como punto de partida para establecer la aplicabilidad final en el mercado del proceso global.
Técnicamente, esto implicará la consecución de dos objetivos parciales:
· Definir la estrategia a seguir y los rangos de los principales parámetros de operación que maximicen la producción del bioproducto deseado
· Implementar y validar el proceso de SSF para la producción de bioproductos a partir de biorresiduos a escala piloto
Inicialmente se valorará a escala laboratorio la viabilidad de utilizar los biorresiduos previamente seleccionados para obtener los bioproductos esperados. Se utilizarán reactores de 500 mL de volumen, se trabajará bajo condiciones controladas de temperatura (en un baño termostatizado) y se monitorizarán los principales parámetros de importancia para el proceso, como la velocidad de consumo de oxígeno o la cantidad generada del producto o productos de interés. Se valorará el tipo y condiciones de inoculación que maximice la producción del bioproducto deseado. El análisis de los resultados obtenidos permitirá hacer una valoración exhaustiva de cuáles son los biorresiduos más aptos y las condiciones de operación óptimas para el subsiguiente escalado del proceso. Si los resultados a escala laboratorio lo justifican, se realizarán las modificaciones pertinentes en el sistema y en su modo de operación a mayor escala. Finalmente, se utilizarán reactores a escala piloto para llevar a cabo la SSF de los biorresiduos con los que se hayan conseguido los mejores resultados, teniendo en cuenta no solamente la cantidad de bioproducto obtenido, sino también la viabilidad técnica y económica del proceso.
