Optimización del proceso de producción de bioplásticos a partir de residuos agroindustriales mediante fermentación bacteriana

Abstract

El estudio aborda la problemática de la contaminación generada por plásticos convencionales mediante la evaluación de los polihidroxialcanoatos (PHA) como alternativa biodegradable, enfocándose en la optimización de su producción a través de fermentación bacteriana anaeróbica utilizando bagazo de caña de azúcar como sustrato y la bacteria Clostridium beijerinckii en un sistema batch con agitación; para ello, se empleó modelamiento computacional en Python a fin de simular el proceso a nivel macroscópico y analizar variables clave en las fases acidogénica, solventogénica y de producción de PHA, determinándose un rendimiento máximo teórico de hasta 92% bajo condiciones óptimas, con una producción cercana a 0.90 g/L; las condiciones óptimas incluyeron, para la fase acidogénica, 35.94 °C, 15 horas, relación C/N aproximada de 25 y pH 6.5; para la fase solventogénica, 32.97 °C, 42 horas, relación C/N de 25 y pH 5.5; y para la fase de producción de PHA, 33 °C, 59 horas, relación C/N cercana a 80 y pH 6.2, además de un coeficiente global de transferencia de calor aproximado de 250 W/m²·K y una velocidad de agitación de 200 rpm, identificándose el pretratamiento ácido como el más eficiente para la liberación de azúcares fermentables; los resultados constituyen una base teórica relevante para futuras validaciones experimentales y el escalamiento industrial del proceso.