Despolimerización de l ignina residual de paja de tr igo por ascomicetos acuáticos para la

producción de metano

Presenta:

M.C. Eduardo Balt ierra Trejo

D r a . L i l i a n a M á r q u e z B e n a v i d e s D r. J u a n Ma n u e l S á n c h e z

Y á ñ e zD i r e c t o r a C o d i r e c t o r

Mo r e l i a , M i c h . , No v i e m b r e 2 0 1 3

I I A F

IIQB

Producción de residuos agrícolas

Kim & Da le , 2004 (Es t imac ión de p romed ios de 1997-2001 )

Residuo agrícola Producción (millones de

Ton/año)

Rastrojo de maíz 203.62

Paja de cebada 58.45

Paja de soya 10.62

Paja de arroz 731.34

Paja de trigo 354.35

Paja de sorgo 10.32

Bagazo de caña 180.73

Subtotal 1549.42

460

Talebnia et a l . , 2010

Despolimerización de la lignina

Lignina de trigo

Físico-químicos

Ácido (H2SO4)

Alcalino (NaOH)

Agentes oxidantes (H2O2, O3)

Hidrotérmicos

Biológicos Basidiomicetos Ascomicetos

Estructura de la pared celular vegetal Estructura química de la l ignina

Lignina residual de paja de trigo

Celulosa

HemicelulosaLignina

Rastrojo linaza Rastrojo maíz Paja de trigo Paja de arroz0

20

40

60

80

100

120

SGH

Monómeros de lignina en pajas

Metabolismo de despolimerización de lignina en ascomicetos

Dashtban et al., 1978

Metabolismo de despolimerización de lignina en ascomicetos

Martínez et al., 2000

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Metabolismo de aromáticos en ascomicetos

Rochkind et al., 1986

Energía• Bioetanol• Biogás• Hidrógeno

Industriales

• Aromáticos• Fitohormonas• Alimento• Drogas• Cosméticos

Biorremediación

• Aromáticos y poliaromáticos

• Nitroaromáticos• Clorofenoles• Colorantes• Explosivos• Plaguicidas

Aplicaciones biotecnológicas

Antecedentes

Referencia Hongo Lignina Resultado

Varnaitė & Raudonienė (2005) Galactomyces geotrichum*Myrothecium verrucaria*

Centeno 53, LiP60, LiP

Sinegani et al., (2005) Armillaria sp., Polyporus sp.Phanerochaete chrysosporiumAspergillus terreus**Trichoderma reesei**

TrigoCebadaChícharoArroz

3036.94022

Zeng et al., (2006) Penicillium simplicissimum** Arroz 27 Lac

Chang et al., (2012) Phanerochaete chrysosporiumFusarium monoliforme*

Arroz 2835, LiP, MnP

Kluczek-Turpeinen et al., (2007) Paecilomyces inflatus** Trigo 20

Los ascomicetes acuáticos realizan la despolimerización de la LRPT en aromáticos, luego su oxidación en ácidos grasos, los cuales pueden ser sustrato para la generación de metano por arqueobacterias metanogénicas.

Hipótesis

Objetivo general Analizar si los AA realizan la despolimerización de la LRPT en

ácidos grasos aprovechables por arquebacterias metanogenicas para la generación de CH 4.

Objetivos particularesSeleccionar AA con mayor potencial para la despolimerización

de la LRPT.Determinar cualitativamente y cuantitativamente los aromáticos

y los ácidos grasos producto de la despolimerización de la LRPT.

Establecer el punto máximo de producciónde ácidos grasos durante la despolimerización de la LRPT, viables de convertirse en CH4 por arqueobacterias metanogénicas.

Objetivos

Metodología

Paja

Tratamiento ácido térmico

Lignina

Despolimerizar

AromáticosÁcidos grasosDigestión anaerobia

Biogás

CelulosaHemicelulosaLignina

CelulosaHemicelulosa Ascomicetes

7 tratamientos- 4 acuáticos- 1 mezclas- 1 terrestres- 1 control

Ácido Formico, Acético, Propionico, Butirico, Isobutirico, Valerico, Isovalerico,

Caproico

ácidos p-hidroxibenzoico, vanillínico, ferúlico y siríngico; vainillina y guayacol

Lac

LiP

MnPActividad enzimátic

a

Identificación de productos

CH4

CO2

Actividad metanogénica

2. Despolimerización de LRPT en ascomicetos

Resultados preliminares

AT3 AT4 AT11 AT12 Ctrl05

10152025303540

Des

polim

eriz

ació

n (%

)

2. Actividad enzimática en ascomicetos

Resultados preliminares

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

20

40

60

80

100

120

Penicillium AT3Penicillium AT4Aspergillus AT11Aspergillus AT12Control

Tiempo (semanas)

Act

ivid

ad e

nzim

átic

a (IU

)

Resultados preliminares

G V H AV S F0

2

4

6

8

10

12

14

16

AT3Penicillium AT4Aspergillus AT11Aspergillus AT12

Con

cent

raci

ón (m

g/m

L)

3. Producción de aromáticos en ascomicetes

D.C. EDUARDO BALTIERRA TREJO

Art ículos Cient í f icos publ icados del autor: Bal t ierra-Tre jo, E. , Sánchez-Yáñez, J . M. , Buenrost ro-Delgado,

O. , & Márquez-Benav ides, L. (2015) . Product ion of shor t -chain fat ty ac ids f rom the b iodegradat ion of wheat s t raw l ign in by Aspergi l lus fumigatus. Bioresource Technology, 196 , 418-425.

Bal t ierra-Tre jo, E. , Márquez-Benav ides, L. , & Sánchez-Yáñez, J . M. (2015). Incons is tenc ies and ambigui t ies in ca lculat ing enzyme act iv i ty : The case of laccase. Journa l of Microbio logical Methods, 119 , 126-131.

Bal t ierra-Tre jo, E. , Márquez-Benav ides, L. , del Consuelo Hernández-Berr ie l , M. , & Sánchez-Yáñez, J . M. (2016). Aromat ic monomers generat ion by Aspergi l lus and Penic i l l ium spp f rom res idual wheat s t raw l ign in | Generac ión de monómeros aromát icos por Aspergi l lus y Penic i l lum spp a par t i r de l ign ina res idual de paja de t r igo. Vitae, 22 (3) , 197-204.

Bal t ierra-Tre jo, E. , Si lva-Espino, E. , Márquez-Benav ides, L. , & Sánchez-Yáñez, J . M. (2016) . Inducc ión de la degradac ión de l ign ina de paja de t r igo en aromát icos por Aspergi l lus spp. y Penic i l l ium chrysogenum. Journa l of the Selva Andina Research Soc iety, 7 (1) , 10-19.

ORCID: 0000-0002-9000-2987ResearcherID: B-6105-2016

D.C. EDUARDO BALTIERRA TREJO

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Agradecimientos

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