Alcoholysis reaction study of biodiesel synthesis by recombinant Rhizopus oryzae lipase
L’escalfament global i la contaminació medioambiental han promogut la recerca científica i polítiques governamentals per tal de desenvolupar i aplicar processos de producció més sostenibles, un ús més racional de l’energia i la implenetació de sistemes de reciclatge. En aquest sentit, els alquil èst...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2016 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/386470 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/386470 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Biodièsel Biodiesel Biodiésel Enzim Enzyme Enzima Transesterificació Transesterification Transesterificación Tecnologies 577 |
| Sumario: | L’escalfament global i la contaminació medioambiental han promogut la recerca científica i polítiques governamentals per tal de desenvolupar i aplicar processos de producció més sostenibles, un ús més racional de l’energia i la implenetació de sistemes de reciclatge. En aquest sentit, els alquil èsters d’àcids grassos – coneguts com a biodièsel – suposen una alterntaiva sostenible i renovable al dièsel convencional, i en l’actualitat ja s’usa mesclat amb dièsel. El biodièsel s’obté per transesterificació d’olis vegetals o grasses animals amb un alcohol – normalment metanol. Després de la seva combustió, el diòxid de carboni resultant és fixat per les plantes mitajançant la seva fotosíntesi, i convertit a biomassa a partir de la qual es torna a obtenir oli per fabricar-ne biodièsel. Així, l’avantatge principal del biodièsel respecte el dièsel convencional és que el seu ús és un cicle tancat de carboni, fet que evita l’augment del carboni ambiental, i a més a més no presenta els futurs problemes d’esgotament dels combustibles fòssils. En un altre ordre de coses, l’ús d’enzims s’ha estès dins la indústria, principalment perquè els processos enzimàtics són més sostenibles i tenen menys consum energètic que els processos convencionals. Malgrat tot, l’elevat preu dels enzims limita encara el seu ús i per tant és necessària més recerca. La utilització de lipases per generar biodièsel és un exemple de l’ús d’enzims per substituir mètodes convencionals. A la natura, les lipases es troben als éssers vius i la seva funció és la hidròlisi dels greixos – és a dir, triacilglicerols –, obtenint àcids grassos lliures. Recentment, l’ús de les lipases s’ha explorat com a alternativa a l’actual mètode d’obtenció de biodièsel, degut a que té un consum d’energia inferior i també perquè les lipases poden sintetitzar biodièsel a partir d’un rang de matèries primeres més ampli. Aquesta tesi s’ha focalitzat a l’estudi de la lipasa de Rhizopus oryzae, expressada recombinantment a partir de Pichia pastoris, com a biocatalitzador d’alquil èsters d’àcids grassos. En primer lloc es va estudiar la inactivació de la lipasa causada pel metanol, fet el qual és un dels principals inconvenients en l’ús de les lipases, així com també l’efecte de l’aigua en aquesta inactivació; d’aquest primer estudi, se’n va concloure que l’aigua contrarresta l’efecte negatiu del metanol, encara que la seva presència incrementa la hidròlisi dels greixos en lloc de la seva transesterificació. La presència d’àcids grassos lliures a les matèries primeres és un inconvenient important pels mètodes químics actuals d’obtenció de biodièsel, mentre que les lipases poden dur a terme sense problemes la transesterificació amb presència d’àcids lliures, convertint-los també a biodièsel. Així, la segona part de la tesi va ser centrada en estudiar si aquests àcids grassos lliures poden tenir algun efecte sobre les lipases, concloent que no només no perjudiquen l’enzim, sinó que la seva presència redeix l’efecte negatiu del metanol. Degut a la varietat de components implicats a la transesterificació enzimàtica – tri-, di-, monoacilglicerols, àcids grassos lliures, alcohol, aigua i biodièsel –, es varen realitzar experiments per determinar el mecanisme de reacció de la transesterificació. Es va concloure, que el biodièsel s’obté enzimàticament per combinació de l’alcohòlisi directa dels greixos i l’hidròlisi dels greixos i la posterior esterificació dels àcids grassos alliberats. També és va determinar que la lipasa de Rhizopus oryzae no necessita l’activació interfacial, fenomen característic de les lipases. Finalment, es va fer un estudi comparatiu de l’especificitat de la lipasa respecte acilglicerols i alcohols, demostrant que l’enzim és molt més específic per 1-monooleïna que per trioleïna, i presenta més tolerància a l’etanol que el metanol. |
|---|