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Deslignificación de la cáscara de arroz para la producción de glucosa orientada al biohidrógeno: Análisis cinético y evaluación del ciclo de vida de los tratamientos previos con agua y NaOH

Autores: Johannes, Lovisa Panduleni; Thinh, Nguyen Van; Hasan, Md Sahed; Hai Anh, Nguyen Thi; Xuan, Tran Dang

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Deslignificación de la cáscara de arroz para la producción de glucosa orientada al biohidrógeno: Análisis cinético y evaluación del ciclo de vida de los tratamientos previos con agua y NaOH


Categoría

Energía

Subcategoría

Energías renovables

Palabras clave

Cascarilla de arroz
Eliminación de lignina
Pretratamiento
NaOH
Producción de glucosa
Hidrólisis enzimática

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La cáscara de arroz (RH) es un residuo lignocelulósico ampliamente disponible para la producción de biohidrógeno, pero requiere un pretratamiento efectivo para superar la recalcitrancia relacionada con la lignina. Este estudio investiga la cinética de eliminación de lignina de la RH utilizando pretratamientos con 3% de hidróxido de sodio (NaOH) y agua a altas temperaturas entre 100 y 129 grados C (25 grados C de control) con tiempos de reacción cortos (15-60 min) en un sistema de autoclave. Se evaluaron la composición de la biomasa, el rendimiento sólido, la eficiencia de deslignificación y la hidrólisis enzimática para la producción de glucosa. El pretratamiento con NaOH logró hasta un 72.72% de eliminación de lignina a 129 grados C después de 60 min, superando significativamente el pretratamiento con agua, que alcanzó una deslignificación máxima del 20.24% en las mismas condiciones. El análisis cinético reveló un comportamiento de reacción de primer orden, con las constantes de velocidad cinética variando entre 5.14 x 10-5 y 4.31 x 10-3 con el pretratamiento con agua y de 3.73 x 10-4 a 2.46 x 10-2 con NaOH, y energías de activación de 42.61 kJ mol-1 K-1 y 39.31 kJ mol-1 K-1 para el pretratamiento con agua y NaOH, respectivamente. La eliminación mejorada de lignina mejoró la accesibilidad de la celulosa, resultando en rendimientos de glucosa de hasta 52.13 mg/g para las muestras tratadas con NaOH, el doble de los obtenidos con el pretratamiento con agua (26.97 mg/g). Si bien el pretratamiento con NaOH logró una mayor eficiencia de eliminación de lignina y rendimiento de glucosa, mostró impactos ambientales significativamente más altos en múltiples categorías, incluyendo el potencial de calentamiento global y la ecotoxicidad terrestre, según la evaluación del ciclo de vida (LCA). Incluso el pretratamiento basado en agua mostró cargas considerables; por lo tanto, ambos métodos de pretratamiento imponen altos impactos en el ciclo de vida cuando se aplican a la RH, lo que lo convierte en una materia prima insostenible para la producción de glucosa en las condiciones evaluadas. Se requieren materias primas alternativas o estrategias de integración de procesos mejoradas para una producción de biohidrógeno ambientalmente viable.

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