Authors: Jiménez Páez, Elena
Source: Institutional Repository of the University of Granada (University of Granada) (article, 2025-01-01)
Field: Chemistry — Organic Chemistry

Valorisation of olive mill solid waste through the production of volatile fatty acids within a biorefinery approach El objetivo de esta tesis es la valorización del alperujo mediante fermentación con cultivos mixtos para producir y recuperar ácidos grasos volátiles (AGVs). Los métodos actuales de gestión del alperujo no cumplen con los requisitos de sostenibilidad ambiental y económica que el sector del aceite de oliva exige. Por lo tanto, se ha evaluado la fermentación con cultivos mixtos del alperujo para maximizar la producción y acumulación de AGVs y su posterior recuperación utilizando un sistema de extracción electroquímica. En primer lugar, se determinó la influencia del pH operacional en la acumulación y en el perfil de AGVs obtenidos utilizando reactores alimentados por lotes. La hidrólisis del alperujo a pH neutro fue efectiva, alcanzando una biodegradación de hasta el 80 %, pero no se observó acumulación de AGVs por su transformación en biogás. En condiciones a pH ácido y alcalino se obtuvieron valores de la relación sDQO/tDQO (DQO, demanda química de oxígeno) del 20 % y el 50 %, respectivamente, con concentraciones de AGV inferiores a 3 g·L⁻¹. Por lo tanto, aunque la metanogénesis se inhibió con éxito mediante el control del pH, la hidrólisis y la generación de AGVs fueron limitadas. Posteriormente, se compararon en modo semicontinuo dos métodos de inhibición de la metanogénesis: uno utilizando 2-bromoetanosulfonato (BES) a pH neutro para verificar si la hidrólisis del alperujo se mantenía a pH 7, y otro operando a pH 5. Los resultados mostraron que la biodegradación anaeróbica del alperujo fue limitada a pH neutro, aunque la solubilización fue un 25 % mayor que a pH 5. Esta limitación sería consecuencia de una inhibición por producto (acumulación de AGVs), cuya toxicidad es mayor a pH ácido que a pH neutro debido a una mayor disociación de los AGVs. La variación del tiempo de residencia hidráulico (TRH) en modo semicontinuo se estudió bajo condiciones de pH ácidas y alcalinas, pH 5 y 9, respectivamente. Esto permitió determinar si la hidrólisis del alperujo se vería favorecida por la adaptación de los microorganismos y, en consecuencia, obtener una mejor acumulación de AGVs. El aumento del TRH de 7 a 14 días mejoró la hidrólisis, alcanzando a un TRH de 14 días un porcentaje de alrededor del 32 % y 53 % para pH 5 y pH 9, respectivamente. A un TRH de 21 días, los AGV aumentaron hasta niveles que llevaron a la desestabilización del sistema (superando los 10 g DQO-AGV·L⁻¹ en ambos pH evaluados). Esto sugiere que, entre los TRH evaluados, el TRH de 14 días puede considerarse el más adecuado para la actividad microbiana. El perfil de AGV en condiciones alcalinas (pH 9) fue menos diverso que en condiciones ácidas, siendo alrededor del 80 % ácido acético. Esto podría estar relacionado con las condiciones específicas generadas a pH 9, que llevaron a una significativa presión selectiva, resultando en la selección y enriquecimiento destacado de la especie Virgibacillus halodenitrificans. Se ha descrito que esta especie tiene una vía para la conversión directa de azúcares simples en ácido acético. Por otro lado, a pH 5, el perfil de AGVs fue muy diverso, obteniéndose al final del tiempo experimental una composición de: 41 % de ácido acético, 32 % de ácido propiónico, 19 % de ácido butírico y 8 % de ácido valérico. Esto podría estar relacionado con una mayor diversidad y una menor dominancia de microorganismos con respecto al pH 9. Debido al impacto de la inhibición por producto (acumulación de AGV), se desarrolló un sistema de electrodiálisis para recuperar los AGVs generados. La electrodiálisis recuperó los AGVs de un fermento de alperujo en una matriz limpia, con una eficiencia de alrededor del 60 %. Al comparar esta recuperación con una mezcla sintética de AGVs, se pudo concluir que el efecto matriz tuvo un impacto insignificante en los porcentajes de recuperación de AGVs, aunque desaceleró ligeramente el proceso. Finalmente, debido al largo tiempo requerido en el análisis de AGV individuales mediante cromatografía de gases, se evaluó la tecnología de espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) para una detección más rápida y sencilla de estos compuestos. Los resultados obtenidos se utilizaron para construir modelos de predicción de regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR) adecuados para una matriz compleja como los efluentes fermentados de alperujo. Sin embargo, el uso del NIR para una rápida determinación de los AGVs presentó dificultades en la cuantificación individual de los AGVs. Esto se debe a que las longitudes de onda de los AGVs fueron mayormente iguales, y estas bandas de absorción superpuestas pueden causar interferencia, pero dan resultados más precisos para la concentración total de AGVs. Olive oil ; Mill ; Rolling mill ; Production (economics) Edible Oils Quality and Analysis ; Biodiesel Production and Applications ; Plant Growth Enhancement Techniques