Evaluación de la factibilidad técnico-económica de la producción de ácido málico a partir de residuos con alto contenido de azúcares

Abstract

El poliácido málico (PMA) es un poliéster soluble en agua formado por la repetición de unidades de ácido málico mediante enlaces éster, mientras que el pululano es un polisacárido también soluble en agua compuesto por unidades de maltotriosa unidas por enlaces α(1→4) y α(1→6). Ambos compuestos pueden producirse por fermentación microbiana usando el hongo Aureobasidium pullulans. Este estudio evalúa la coproducción de PMA y pululano a partir de residuos azucarados de la industria confitera, mediante fermentación y simulación en SuperPro Designer® v8.5, utilizando parámetros cinéticos experimentales. Con una concentración inicial de 0.12 g/mL de azúcares, tras 240 horas de fermentación se obtuvieron 0.034 g/mL de PMA y 0.031 g/mL de pululano. Los rendimientos fueron de 0.611 g/g para PMA y 0.557 g/g para pululano, con productividades de 0.1417 y 0.1292 g/L·h, respectivamente. Económicamente, la inversión total fue de 40.78 millones de pesos, siendo los equipos e infraestructura los principales costos. Los ingresos anuales alcanzaron 20.88 millones de pesos, de los cuales el 90.6% provino del pululano (811.64 MXN/kg) y el 9.4% del PMA (81.16 MXN/kg). La tasa interna de retorno (TIR) fue del 11.34% y el periodo de recuperación de la inversión fue de 5.8 años (8 años ajustado). El análisis de sensibilidad reveló que el proceso es sensible a la disponibilidad de materia prima y al precio de venta, pero menos afectado por los costos de servicios. En conjunto, el proyecto es una alternativa técnica y económicamente viable para valorizar residuos industriales.

Polymalic acid (PMA) is a water-soluble polyester formed by repeating malic acid units through ester bonds, while pullulan is a water-soluble polysaccharide composed of maltotriose units linked by α (1→4) and α (1→6) bonds. Both compounds can be produced by microbial fermentation using the fungus Aureobasidium pullulans. This study evaluates the co-production of PMA and pullulan from sugary waste from the confectionery industry, through fermentation and simulation in SuperPro Designer® v8.5, using experimental kinetic parameters. With an initial concentration of 0.12 g/mL of sugars, 0.034 g/mL of PMA and 0.031 g/mL of pullulan were obtained after 240 hours of fermentation. The yields were 0.611 g/g for PMA and 0.557 g/g for pullulan, with productivities of 0.1417 and 0.1292 g/L h, respectively. Economically, the total investment was 40.78 million pesos, with equipment and infrastructure being the main costs. Annual revenue reached 20.88 million pesos, of which 90.6% came from pullulan (811.64 MXN/kg) and 9.4% from PMA (81.16 MXN/kg). The internal rate of return (IRR) was 11.34%, and the payback period was 5.8 years (8 years adjusted). Sensitivity analysis revealed that the process is sensitive to raw material availability and sales price, but less affected by service costs. Overall, the project is a technically and economically viable alternative for recovering industrial waste.