Generación de ácidos carboxílicos producidos por carbonización hidrotérmica de biomasas de penca de agave y triturado de mezquite

Abstract

El proceso de Carbonización Hidrotérmica (HTC) es aplicado a un par de biomasas lignocelulósicas resultantes de un proceso de poda anual, penca de agave (PA) y triturado de mezquite TM, con el objeto de obtener ácidos orgánicos de cadena corta: ácidos fórmico (HFo), acético (HAc), propiónico (HPr), láctico (LA), y levulínico (HLe). Utilizando técnicas estadísticas, se planearon y ejecutaron sendos diseños de experimentos con un diseño Box-Behnken (33) para ambas biomasas con el fin de estudiar el efecto de tres variables predictoras: temperatura, tiempo de reacción, y relación agua/biomasa, donde cada una de ellas se manejó en tres niveles. En el caso de la PA, las concentraciones obtenidas de los ácidos no resultaron ser suficientemente altas (15 g/L para el caso del HAc) para perseguir su maximización, además de que la composición del líquido de proceso recolectado no mostró estabilidad en cuanto a tiempo de estante. En el caso del TM, los resultados analíticos mostraron concentraciones de LA de hasta 49 g/L, que podrían inclusive ser incrementadas recirculando el líquido de proceso y, por otro lado, la composición del líquido mostró estabilidad en cuanto a tiempo transcurrido entre la ejecución del experimento y su respectivo análisis (hasta 70 días). Aunque los resultados analíticos debieran ser confirmados, específicamente en el caso del LA para el TM, es posible plantear un área de oportunidad -para futuras investigaciones- de cómo obtener sustancias de alto valor a partir de fuentes renovables.

The Hydrothermal Carbonization process (HTC) was applied to a couple of lignocellulosic biomasses resulting from an annual pruning process: agave leaves (AL) and crushed mesquite -leaves and small branches- (CM). The objective was to obtain short chain fatty acids: formic (HFo), acetic (Hac), propionic (HPr), lactic (LA), and levulinic acid (HLe). A couple of Design of Experiments sets, adapted to a 33 Box-Behnken design, were planned and executed to study the effect of three predictive variables: temperature, holding time, and water/biomass ratio, each one handled at three different levels. In the case of AL, the concentrations of acids achieved were not high enough (15 g/L for the case of HAc) to pursue further optimization; additionally, the process liquid obtained resulted not to be stable in terms of composition, namely, a shelve time issue. In contrast, regarding the CM, LA concentrations as high as 49 g/L were obtained, which might be further increased by recycling the liquid process. Furthermore, there was no variation concerning composition even when the sample was analyzed 70 days after the experiment was executed. Admittedly, the analytical results require further confirmation; however, it is reasonable to put together a case study for future investigations aimed at obtaining high value chemicals departing from renewable sources.