Bioethanol production in batch mode by a native strain of zymomonas mobilis

Abstract

Se aislaron dos cepas nativas de Zymomonas mobilis (ML1 y ML2) a partir de melaza de caña obtenida en fincas de Santander, Colombia. Inicialmente, se realizó la selección de la mejor cepa productora de etanol, utilizando como valores de referencia los obtenidos con la cepa comercial de Z. mobilis DSM 3580. Esta cepa fue usada como patrón para la identificación morfológica, bioquímica y molecular (PCR) de las cepas nativas. Las tres cepas fueron cultivadas en un medio que contenía extracto de levadura, peptona, glucosa y sales, a pH 6 y agitación durante 62 horas. Los mejores resultados fueron los obtenidos con la cepa nativa ML1 que alcanzó una concentración máxima de etanol de 79.78 g/L, rendimiento de etanol en biomasa (YP/X) 79,98 g/g, productividad volumétrica (Qp) 1,88 g/L*h, productividad específica qp 2,67 h-1 y velocidad específica de crecimiento μ 0,06 h-1. Las cepas ML1 y ML2 fueron identificadas como Z. mobilis, de acuerdo con la morfología, caracterización bioquímica y molecular por PCR. Posteriormente, se evaluó el efecto de diferentes fuentes de nitrógeno sobre la producción de etanol. Los mejores resultados se obtuvieron utilizando urea en una concentración de 0,73 g/L. En este caso, la concentración máxima de etanol fue de 83,81 g/L, YP/X 69,01 g/g, Qpmax 2,28 g/L*h, qp 3,54 h-1 y µ 0,12. Finalmente, se realizó un estudio del efecto de diferentes condiciones de cultivo mediante un diseño de experimentos de Placket-Burman, que indicó que las variables más significativas eran temperatura y agitación. Se logró un aumento notable en todas las variables respuesta, alcanzando una máxima concentración de etanol 93.55 g/L, Y(P/X) 195,81 g/g, Qpmax. 3,89 g/L*h; qp 9,70 h-1; y µ 0,11 h-1. Estos resultados fueron obtenidos en las siguientes condiciones de cultivo: 35 °C de incubación, relación de carbono/nitrógeno 46, pH inicial 7 y sin agitación.