Estudio de la influencia del etanol en la hidrólisis y fraccionamiento de paja de trigo y cebada mediante agua subcrítica

Abstract

Se evaluó el efecto del agua subcrítica, sin adición de co-solvente, así como modificada con etanol (20 % y 40 % v/v), sobre la hidrólisis de un residuo agroindustrial mixto de paja de trigo y cebada (175 °C, 40 bar, 60 min), mediante la caracterización de las corrientes líquida y sólida y un balance estructural integrado. El etanol atenuó la autohidrólisis de la hemicelulosa y redujo la formación de furfural y ácido fórmico (-60,3 % y -46,1 % frente a agua subcrítica). La remoción de lignina no varió significativamente entre tratamientos (p = 0,09), pero el mayor porcentaje de etanol redujo la retención de lignina insoluble en ácido (p = 0,018), evidencia de un segundo mecanismo independiente de la protección de carbohidratos. Los glucanos permanecieron mayoritariamente retenidos en el sólido, mientras que la remoción de pentosanos disminuyó al aumentar la proporción de etanol frente al agua subcrítica pura. El perfil con 40 % de etanol, más rico en celulosa y con lignina estructuralmente menos compleja, resultó el más afín como precursor para su posterior fraccionamiento en nanocelulosa.

The effect of subcritical water, without co-solvent addition, as well as modified with ethanol (20 % and 40 % v/v), on the hydrolysis of a mixed wheat-barley straw agro-industrial residue (175 °C, 40 bar, 60 min), was evaluated through characterization of the liquid and solid streams and an integrated structural mass balance. Ethanol attenuated hemicellulose autohydrolysis and reduced furfural and formic acid formation (-60.3 % and -46.1 % relative to subcritical water). Lignin removal did not differ significantly between treatments (p = 0.09), but the highest ethanol proportion reduced the retention of acid-insoluble lignin (p = 0.018), evidence of a second mechanism independent of carbohydrate protection. Glucans remained mostly retained in the solid, whereas pentosan removal decreased as the ethanol proportion increased relative to pure subcritical water. The profile obtained with 40 % ethanol, richer in cellulose and with a structurally less complex lignin, proved the most suitable precursor for subsequent fractionation into nanocellulose.