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Enzimas de hongos para producir biodiesel

Una investigación internacional con participación de investigadores del CSIC ha desarrollado un nuevo tipo de catalizadores híbridos orgánicos-inorgánicos a través de la encapsulación de enzimas aisladas de hongos en el seno de nanoesferas huecas. Delimitadas por una cubierta porosa de sílice, podrían ser empleadas como biocatalizadores para la producción de biodiesel de manera más eficiente.

 


Esquema del catalizador.El biodiesel se obtiene a partir de lípidos naturales, como aceites vegetales o grasas animales, reciclados o no, mediante procesos químicos industriales, y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del gasóleo obtenido del petróleo.

 

El principal inconveniente relacionado con su producción es que los aceites vegetales necesarios para el proceso de producción han de tener un bajo contenido en ácidos grasos libres, agua y triglicéridos insaturados. Y los aceites que cumplen con estas propiedades son caros y más apropiados para el consumo humano.

La posibilidad de utilizar materias primas más baratas requiere, además, el empleo de catalizadores alternativos a los hidróxidos utilizados actualmente, que muestran una reducida eficiencia en la producción de biodiesel: los rendimientos y selectividades son bajos y los consumos de catalizador son altos.

“Siguiendo este enfoque, los procesos de producción de biodiesel catalizado por enzimas, estabilizados en el seno de matrices porosas, han sido probados recientemente y suponen una alternativa prometedora y atractiva”, explica el investigador Avelino Corma, del Instituto de Tecnología Química, centro mixto del CSIC y la Universidad Politécnica de Valencia.

“El problema que surge a la hora de preparar un biocatalizador es la preservación de la estabilidad y la actividad de la enzima inmovilizada. Generalmente, el medio en que se inmoviliza la enzima es muy importante para poder preservar su conformación activa y natural. Siguiendo este razonamiento, nosotros pensamos que atrapar una enzima en un medio natural acuoso rodeado con una membrana silícea debería ser posible”, añade Avelino Corma.

Los investigadores del Instituto de Tecnología Química han sido capaces de sintetizar un sólido de materia orgánica-inorgánica con forma esférica en el que hay una enzima como compuesto activo encapsulada. La parte orgánica de esta nanoesfera cuenta con una enzima, concretamente una lipasa aislada del hongo Rizhomucor miehei que ya se usa en la industria, aunque con para aplicaciones bien diferentes en la industria agroalimentaria.

La nanoesfera está cubierta por una cáscara porosa de sílice inorgánica que aísla, protege y estabiliza las moléculas bioactivas del interior. Además, la cantidad de lipasa y sílice utilizadas durante el procedimiento de inmovilización se han optimizado con el fin de obtener un biocatalizador heterogéneo, activo y estable. Tal como explicar el investigador del CSIC Avelino Corma, “las nuevas nanoesferas han sido probadas para catalizar reacciones químicas típicas de la producción de biodiesel, y han sido capaces de conservar su actividad después de cinco ciclos de reacción, lo que demuestra que su eficacia catalizadora es superior a la de la enzima libre. Ahora queda emplear este hallazgo en una potencial aplicación industrial”.

En este estudio también han participado investigadores de la Universidad de Calabria, en Italia.

A. Macario, F. Verri, U. Diaz, A. Corma, G. Giordano. Pure silica nanoparticles for liposome/lipase system encapsulation: Application in biodiesel production. Catalysis Today. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cattod.2012.07.014