La reciente legislación europea requiere la recogida selectiva y gestión adecuada de la fracción orgánica del residuo sólido urbano (FORSU). En el marco del proyecto europeo SCALIBUR (Horizon 2020, grant agreement No 817788), esta tesis evalúa la valorización de la FORSU en un escenario tipo biorrefinería basado en el uso de la hidrólisis enzimática para la obtención de componentes químicos esenciales que puedan ser posteriormente usados en procesos fermentativos. En concreto, el trabajo se centra en el uso de la fermentación en estado sólido (FES) como una tecnología para producir biopesticidas a partir de la fracción sólida obtenida después de una hidrólisis enzimática para producir azúcares reductores de bajo peso molecular de la FORSU. Primero, se estudió la hidrólisis enzimática usando una FORSU de gran calidad (bajo contenido de impropios). Fue optimizada para parámetros clave usando un cóctel enzimático comercial, que se comparó con uno desarrollado para la FORSU en el proyecto SCALIBUR. A continuación, se desarrolló el proceso de FES para producir Bacillus thuringiensis (Bt) a partir del hidrolizado sólido en escala laboratorio (0.5 L). Se evaluaron métodos para controlar el pH, identificado como un parámetro clave para el desarrollo del Bt. El uso de otros residuos urbanos como cosustratos emergió como una estrategia eficiente para mantener los valores de pH cercanos a la neutralidad. El efecto del uso de cosustratos no estériles en la temperatura del proceso fue evaluado en reactores de 1.6 L. A pesar de la mayor temperatura, las mezclas con más cosustratos fueron mejores para mantener estable el pH y promover el crecimiento del Bt. Después, se utilizó un reactor prototipo (22 L) para validar la estrategia usando digestato de lodos de depuradora y de FORSU como cosustratos. La producción de esporas, asociadas con la actividad biopesticida, se vio ligeramente reducida, pero se mantuvo competitiva en comparación con resultados publicados anteriormente. Por otra parte, se evaluó la estrategia para el hidrolizado sólido proveniente del proyecto SCALIBUR en un reactor de 100 L donde aparecieron dificultades por la acumulación de calor y contaminación microbiana. Por último, se llevó a cabo una evaluación preliminar de la propuesta de biorrefinería en términos económicos para evaluar su viabilidad. A pesar de producir bioproductos de alto valor añadido, el coste de las enzimas fue un factor limitante. Se proponen configuraciones alternativas para reducir su impacto, como la producción de las mismas a partir de residuos. Esta tesis presenta un enfoque novedoso para la valorización de la FORSU más allá del compostaje y la digestión anaerobia, para tener más alternativas tecnológicas para alcanzar el principio de sostenibilidad de asegurar los recursos para las generaciones futuras.
- FORSU
- Biorrefinería
- Fermentación en estado sólido
Enzymatic hydrolysis of the Organic Fraction of Municipal Solid Waste: Valorization of the exhausted solid for biopesticide production by solid-state fermentation
Molina Peñate, E. (Autor/a). 17 feb 2023
Tesis doctoral