Evaluación de Pleurotus Ostreatus como pretratamiento biológico de subproductos de Cáñamo (Cannabis sativa l.) para la producción de bioetanol

dc.contributor.advisorBotello Suárez, Wilmar Alirio
dc.contributor.authorBeltrán Ortega, Iván Santiago
dc.date.accessioned2024-06-07T20:59:51Z
dc.date.available2024-06-07T20:59:51Z
dc.date.issued2024-05-10
dc.description.abstractEl cultivo de cáñamo (Cannabis sativa l.) es una de las actividades económicas de creciente desarrollo en nuestro país. No obstante, genera una amplia variedad de subproductos. El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el uso del hongo Pleurotus ostreatus como pretratamiento biológico para subproductos de cáñamo, buscando ofrecer una alternativa ecológica a los pretratamientos químicos convencionales en la producción de bioetanol. Para esto se realizó inicialmente una visita técnica a las instalaciones de una unidad productiva, en el cual se identificaron las fases del procesamiento del cáñamo y se colectaron muestras de subproductos, entre ellos tallo (T1, T2) y hojas, (H1, H2) para su posterior análisis. La evaluación de la eficiencia del pretratamiento biológico se realizó mediante cultivo del hongo en fase sólida empleando los subproductos como sustrato, determinando la concentración de azucares reductores (AR) para las muestras seleccionadas. Adicionalmente, se estimó el grado de acercamiento verde del pretratamiento, en comparación a un tratamiento químico convencional Las muestras H1 y H2 alcanzaron los mayores valores: 28,2 y 29,5 mg/g de AR, respectivamente, con una producción de etanol teórica estima de hasta 46,3 L/Mg. Aunque los valores obtenidos para el pretratamiento químico fueron superiores, el pretratamiento biológico presentó un mayor cumplimiento en términos de sostenibilidad (64,4%). Según los resultados obtenidos, se determinó que P. ostreatus se puede implementar como agente degradante para el proceso de conversión de residuos de cáñamo en bioetanol. Este estudio representa una contribución al aprovechamiento de subproductos agroindustriales, para el desarrollo de procesos de economía circular.
dc.description.abstractenglishThe cultivation of hemp (Cannabis sativa l.) is one of the economic activities of growing development in our country. However, it generates a wide variety of byproducts. The objective of this work was to evaluate the use of the Pleurotus ostreatus fungus as a biological pretreatment for hemp byproducts, seeking to offer an ecological alternative to conventional chemical pretreatments in the production of bioethanol. For this, a technical visit was initially made to the facilities of a production unit, in which the phases of hemp processing were identified, and samples of byproducts were collected, including stem (T1, T2) and leaves (H1, H2). for later analysis. The evaluation of the efficiency of the biological pretreatment was carried out by culturing the fungus in solid phase using the byproducts as a substrate, determining the concentration of reducing sugars (AR) for the selected samples. In addition, the degree of green approach of the pretreatment was estimated, in comparison to a conventional chemical treatment. Samples H1 and H2 reached the highest values: 28.2 and 29.5 mg/g of AR, respectively, with a theoretical ethanol production estimated up to 46.3 L/Mg. Although the values obtained for the chemical pretreatment were higher, the biological pretreatment presented greater compliance in terms of sustainability (64.4%). According to the results obtained, it is determined that P. ostreatus can be implemented as a degradation agent for the process of converting hemp waste into bioethanol. This study represents a contribution to the use of agro-industrial byproducts for the development of circular economy processes.
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.degreenameIngeniero Ambientalspa
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameinstname:Universidad El Bosquespa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional Universidad El Bosquespa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repositorio.unbosque.edu.co
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12495/12301
dc.language.isoes
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad El Bosquespa
dc.publisher.programIngeniería Ambientalspa
dc.relation.referencesAguilar, J. S. M. (2020). Análisis de ciclo de vida en cultivo de Cannabis sp. medicinal. Universidad de La Salle.
dc.relation.referencesAngie Lorena Díaz Alarcón, A. del P. C. G. (2022). Análisis de la gestión de los residuos orgánicos en Colombia a través de la visualización del mar és de la visualización del marco legal vigente r co legal vigente representado esentado por medio de un dashboard. Universidad de La Salle.
dc.relation.referencesAteyo, P. (2022). Fuelling conflict? The impact of the green energy transition on peace and security.
dc.relation.referencesBalat, M. (2011). Production of bioethanol from lignocellulosic materials via the biochemical pathway: A review. Energy Conversion and Management, 52(2), 858-875.
dc.relation.referencesBriquette, J., Gouveia, L. y Oliveira, B. (2018). Fibras de cáñamo: una revisión sobre la composición química, métodos de extracción y aplicaciones. Cultivos y productos industriales, 118, 1-17.
dc.relation.referencesCamacho, C. G. (2018). Estudio de la actividad enzimática de pleurotus ostreatus en la deslignificación de cascarilla de arroz en cultivo. Universidad de los Andes.
dc.relation.referencesChundawat, S.P., Beckham, G.T., Himmel, M.E., Dale, B.E., (2011). Deconstruction of lignocellulosic biomass to fuels and chemicals. Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2, 121–145.
dc.relation.referencesDas, L., Li, W., Dodge, L. A., Stevens, J. C., Williams, D. W., Hu, H., Li, C., Ray, A. E., & Shi, J. (2020). Compar ative Evaluation of Industrial Hemp Cultivars: Agro nomical Practices, Feedstock Characterization, and Potential for Biofuels and Bioproducts. ACS Sustaina ble Chemistry & Engineering, 8, 6200–6210. https:// doi.org/10.1021/acssuschemeng.9b06145
dc.relation.referencesDe Ingenieros Agrónomos, E. T. S. (2009). Valoración de la aptitud ligninolítica de cepas de Pleurotus ostreatus cultivadas sobre madera para la producción de bioetanol.
dc.relation.referencesDelgado Alvarado, S. J., Zambrano Maldonado, G. J., Burgos Briones, G. A., & Moreira-Mendoza, C. A. (2023). Evaluación de los residuos agroindustriales con potencial para biocombustibles. Revista Colón Ciencias, Tecnología Y Negocios, 10(2), 53–73. https://doi.org/10.48204/j.colonciencias.v10n2.a4140
dc.relation.referencesDeyanira Muñoz-Muñoz, Alvaro Javier Pantoja-Matta, Milton Fernando Cuatin-Guarin. (diciembre 2014). Aprovechamiento de residuos agroindustriales como biocombustible y biorefinería. Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial.
dc.relation.referencesGabriel Andrés Obando, Andrea Vásquez García, Diana Esperanza Benavides Palacios, Henry Fabián Jojoa Martínez. (2022). Producción de hongo orellana (Pleurotus ostreatus) sobre residuos agrícolas y pastos generados en la comunidad de Obonuco, Nariño. Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales, 9.
dc.relation.referencesGabriel Andrés Obando, Andrea Vásquez García, Diana Esperanza Benavides Palacios, Henry Fabián Jojoa Martínez. (2022). Producción de hongo orellana (Pleurotus ostreatus) sobre residuos agrícolas y pastos generados en la comunidad de Obonuco, Nariño. Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales, 9.
dc.relation.referencesGeun, C., Meng, X., Pu, Y., & Ragauskas, A. J. (2020). The critical role of lignin in lignocellulosic biomass conversion and recent pretreatment strategies : A comprehensive review. Bioresource Technology, 301(January), 122784. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.122784
dc.relation.referencesGomez, F. P., Hu, J., & Clarke, M. A. (2021). Cannabis as a Feedstock for the Production of Chemicals, Fuels, and Materials: A Review of Relevant Studies to Date. Energy and Fuels, 35(7), 5538–5557. https:// doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c04121
dc.relation.referencesIRENA (2015). Global Waste Management Outlook. Abu Dhabi: Agencia Internacional de Energía Renovable.
dc.relation.referencesJami, T., Karade, S. R., & Singh, L. P. (2019). A review of the properties of hemp concrete for green building applications. Journal of Cleaner Production, 239, 1 17852. https://doi .org/10.1016/ J.JCLEPRO.2019.117852
dc.relation.referencesJi, A., Jia, L., Kumar, D., & Yoo, C. G. (2021). Recent ad vancements in biological conversion of industrial hemp for biofuel and value-added products. Fermen t ation, 7(1). https://doi.org/10.3390/ fermentation7010006
dc.relation.referencesJohana Catalina Manosalva Barreraab, J. A. D. y. J. A. Q. (2020). Estudio holístico de la producción de papel a partir de cáñamo industrial en el contexto colombiano. MUTIS, 10, 51–69.
dc.relation.referencesJohnson, R., (2017). Hemp as an agricultural commodity, (Ed.) C.R. Service. https://fas. org/sgp/crs/misc/RL32725.pdf.
dc.relation.referencesJosé William Penagos Vargas, Jaime Adarraga Buzón, Daniela Aguas Vergara, Eddier Molina. (2011). Reducción de los Residuos Sólidos Orgánicos en Colombia por medio del Compostaje Líquido. INGENIARE, Universidad Libre-Barranquilla.
dc.relation.referencesJuan Alejandro Pérez Aguilar, Jaime Martin Franco, Ricardo Benítez Benítez. (2023). Biomasa residual de industria del Cannabis, una alternativa para la obtención de productos de alto valor agregado. Biotecnol, XXV. https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v25n1.102648
dc.relation.referencesKamireddy, S.R., Li, J., Abbina, S., Berti, M., Tucker, M., Ji, Y., (2013). Converting forage sorghum and sunn hemp into biofuels through dilute acid pretreatment. Ind. Crops Prod. 49, 598–609.
dc.relation.referencesKindberg, L. (2010). An Introduction to Bioenergy: Feedstocks, Processes and Products. The National Sustainable Agriculture Information Service.
dc.relation.referencesKuglarz, M., Gunnarsson, I. B., Svensson, S. E., Prade, T., Johansson, E., & Angelidaki, I. (2014). Ethanol produc tion from industrial hemp: Effect of combined dilute acid/steam pretreatment and economic aspects. Bio resource Technology, 163, 236–243. https:// doi.org/10.1016/j.biortech.2014.04.049
dc.relation.referencesLalitendu Das, Enshi Liu, Areej Saeed, David W. Williams, Hongqiang Hu, Chenlin Li, Allison E. Ray, Jian Shi. (2017). Industrial hemp as a potential bioenergy crop in comparison with kenaf, switchgrass and biomass sorghum. Bioresource Technology, 244. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.08.008.
dc.relation.referencesM Adamović a, G Grubić b, Ivanka Milenković c, R Jovanović a, R Protić a, Ljiljana Sretenović a, Lj Stoićević a. (1998). The biodegradation of wheat straw by Pleurotus ostreatus mushrooms and its use in cattle feeding. Animal Feed Science and Technology, 71(3–4), 357–362.
dc.relation.referencesManaia, J. P., Manaia, A. T., & Rodriges, L. (2019). Indus trial hemp fibers: An overview. Fibers, 7(12), 1–16. https://doi.org/10.3390/?b7120106
dc.relation.referencesMartínez, N. (2019). Los desafíos del cannabis medicinal en Colombia. Una mirada a los medianos y pequeños productores. Informe Sobre Políticas de Drogas, 1 28. https://www.tni.org/files/publication-downloads/ policybrief_52_web.pdf
dc.relation.referencesMinisterio de Agricultura de Colombia (2022). Ley 2204 de 10 de mayo de 2022 (Ley 2204 de 2022). Boletín Oficial del Estado, pág. 29313-29424. https://www.boe.es/buscar/doc.php?id=BOE-A-1978-31229
dc.relation.referencesMinisterio de Ambiente. (2023). Colombia lidera en Latinoamérica el llamado sobre la no proliferación de combustibles fósiles. Colombia potencia de la vida.
dc.relation.referencesMishra, K., Siwal, S. S., Nayaka, S. C., Guan, Z., & Thakur, V. K. (2023). Waste-to-chemicals: Green solutions for bioeconomy markets. The Science of the Total Environment, 887, Article 164006. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164006
dc.relation.referencesMontañez, L. J. B. (2019). Cuantificación de azúcares reductores del sustrato en residuos de piña con el método del ácido 3,5-dinitrosalicílico. fundación UNIVERSIDAD DE AMÉRICA. https://doi.org/10.29097/23461098.308
dc.relation.referencesMora, F. (2019). Aptitud agroclimática del territorio argentino para el cultivo de cáñamo (Cannabis sativa) y la producción de principios activos de interés medicinal. Universidad de buenos aires.
dc.relation.referencesMoreano Pilatasig, M. M. (2015). determinación de azucares reductores y su relación con carbohidratos no absorbidos en niños (a) del centro de educación inicial “maría montessori” del cantón latacunga en el período 2014- 2015. universidad técnica de ambato.
dc.relation.referencesNicolás Alberto Mejía Rojas, J. D. A. V. (2023). Industria del cannabis medicinal en Colombia: Una propuesta de modelo de negocios ante la perspectiva actual. Colegio de Estudios Superiores de Administración.
dc.relation.referencesNielsen, J. (2023). The Environmental Impact of Fossil Fuels: Facts and Figures. Sustainable Business Toolkit.
dc.relation.referencesOrlando Velasco Ríos Joan Sebastián luna Martínez. (2018). obtención de un biocatalizador para la hidrólisis de residuos deslignificados de la caña de azúcar. universidad del valle facultad de ingeniería escuela de ingeniería química.
dc.relation.referencesPannipa Chaowana, Warinya Hnoocham, Sumate Chaiprapat, Piyawan Yimlamai, Korawit Chitbanyong, Kapphapaphim Wanitpinyo, Tanapon Chaisan, Yupadee Paopun, Sawitree Pisutpiched, Somwang Khantayanuwong, Buapan Puangsin,(2024) Utilization of hemp stalk as a potential resource for bioenergy, Materials Science for Energy Technologies,Volume 7,2024,Pages 19-28,ISSN 2589-2991
dc.relation.referencesParvez, A.M., Lewis, J.D., Afzal, M.T. (2021). Potential of industrial hemp (Cannabis sativa L.) for bioenergy production in Canada: Status, challenges, and outlook. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 141, 110784.
dc.relation.referencesPeterson, E. (2019). Industry Report: The State of Hemp and Cannabis Waste. https://companyweek.com/article/ industry-report-the-state-of-hemp-and-cannabis-waste
dc.relation.referencesPhuong Thi Vu, Yuwalee Unpaprom, Rameshprabu Ramaraj. (2017). Evaluation of bioethanol production from rice field weed biomass. Life Sciences Research.
dc.relation.referencesPrade, T., Svensson, S. E., & Mattsson, J. E. (2012). Energy balances for biogas and solid biofuel production from industrial hemp. Biomass and Bioenergy, 40, 36–52.
dc.relation.referencesQuispe Limaylla, Aníbal. (2015). El valor potencial de los residuos sólidos orgánicos, rurales y urbanos para la sostenibilidad de la agricultura. Revista mexicana de ciencias agrícolas, 6(1), 83-95. Recuperado en 23 de abril de 2024, de http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-09342015000100008&lng=es&tlng=es.
dc.relation.referencesRahman, A. K. M. M., Rahman, M. S., & Hossain, M. A. (2008). Pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production: A review. Bioresource Technology, 99(6), 1479-1497. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.04.019
dc.relation.referencesRajarathnam, S., & Bano, Z. (1989). Pleurotus mushrooms. Part III. Biotransformations of natural lignocellulosic wastes: commercial applications and implications. Critical reviews in food science and nutrition, 28(1), 31–113.
dc.relation.referencesRamírez, J. M. (diciembre 2019). La industria del cannabis medicinal en colombia. fedesarrollo.
dc.relation.referencesRobertson, K. J., Brar, R., Randhawa, P., Stark, C., & Baroutian, S. (2023). Opportunities and challenges in waste management within the medicinal cannabis sec tor. Industrial Crops and Products, 197(February), 116639. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.116639
dc.relation.referencesRoyse, D. J. (2014). A global perspective on the high five: Agaricus, Pleurotus, Lentinula, Auricularia & Flammulina. In Mushroom biology and mushroom products (pp. 1-17). CRC Press.
dc.relation.referencesRubiano, M. P. (2022). Qué necesita Colombia para hacer realidad su plan de abandonar la extracción de combustibles fósiles. BBC NEWS.
dc.relation.referencesSalinas, O. A., Benítez, R., & Martin, J. (2019). Un medio de reacción verde para la modificación de celulosa de residuos lignocelulósicos de la industria fiquera. Infor mador Técnico, 83(2), 9–12.
dc.relation.referencesSebastian Rodriguez Garcia, M. A. T. G. (2022). El cáñamo industrial como oportunidad de negocio para Colombia. Pontificia Universidad Javeriana.
dc.relation.referencesSemhaoui, I., Maugard, T., Zarguili, I., Rezzoug, S. A., Zhao, J. M. Q., Toyir, J., Nawdali, M., & Maache Rezzoug, Z. (2018). Eco-friendly process combining acid-catalyst and thermomechanical pretreatment for improving enzymatic hydrolysis of hemp hurds. Biore source Technology, 257(February), 192–200. https:// doi.org/10.1016/j.biortech.2018.02.107
dc.relation.referencesShi, J., Qing, Q., Zhang, T., Wyman, C. E., & Lloyd, T. A. (2011). Biofuels from cellulosic biomass via aqueous processing. In D. S. Ginley & D. Cahen (Eds.), Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability (pp. 336–348). chapter, Cambridge: Cambridge University Press.
dc.relation.referencesSidana, A., & Yadav, S. K. (2022). Recent developments in lignocellulosic biomass pretreatment with a focus on eco-friendly , non-conventional methods. Journal of Cleaner Production, 335(September 2021), 130286. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.130286
dc.relation.referencesSipos, B., Kreuger, E., Svensson, S. E., Réczey, K., Björns son, L., & Zacchi, G. (2010). Steam pretreatment of dry and ensiled industrial hemp for ethanol produc tion. Biomass and Bioenergy, 34(12), 1721–1731. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.07.003
dc.relation.referencesSmall, E. (2018). Dwarf germplasm : the key to giant Can nabis hempseed and cannabinoid crops. Genetic Re sources and Crop Evolution, 65(4), 1071–1107. https://doi.org/10.1007/s10722-017-0597-y
dc.relation.referencesStéphane Salaet Fernández, J. R. J. (2010). Agotamiento de los combustibles fósiles y emisiones de CO2: algunos posibles escenarios futuros de emisiones. Universidad de Barcelona.
dc.relation.referencesStevulova, N., Cigasova, J., Estokova, A., Terpakova, E., Geffert, A., Kacik, F., Singovszka, E., & Holub, M. (2014). Properties Characterization of Chemically Modified Hemp Hurds. Materials, 7(December), 8131–8150. https://doi.org/10.3390/ma7128131
dc.relation.referencesSun, Y., Cheng, J., (2002). Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresour. Technol. 83 (1), 1–11.
dc.relation.referencesTost, G. O. (Ed.). (2020). MUTIS: Vol. 10 N 2. UTADEO.
dc.relation.referencesUNIANDINOS. (2020). Cannabis, el ‘oro’ verde que puede traer grandes beneficios a Colombia. https://www.uniandinos.org.co/enterate/industria-cannabis-beneficios-economicos-colombia
dc.relation.referencesUnited Nations. (2015). Transforming our world: The 2030 Agenda for Sustainable Development.
dc.relation.referencesViswanathan, M. B., Park, K., Cheng, M. H., Cahoon, E. B., Dweikat, I., Clemente, T., & Singh, V. (2020). Variabil ity in structural carbohydrates, lipid composition, and cellulosic sugar production from industrial hemp varie ties. Industrial Crops and Products, 157(August), 1 12906. https://doi .org/10.1016/ j.indcrop.2020.112906
dc.relation.referencesWawro, Aleksandra, Jolanta Batog, and Weronika Gaspard. (2019). "Chemical and Enzymatic Treatment of Hemp Biomass for Bioethanol Production" Applied Sciences 9, no. 24: 5348.
dc.relation.referencesWorld Bank. (2018). What a Waste 2.0: A Global Snapshot of Solid Waste Management to 2050. World Bank Group.
dc.relation.referencesWyman, C.E., Balan, V., Dale, B.E., Elander, R.T., Falls, M., Hames, B., Holtzapple, M.T., Ladisch, M.R., Lee, Y.Y., Mosier, N., Pallapolu, V.R., Shi, J., Thomas, S.R., Warner, R.E., (2011). Comparative data on effects of leading pretreatments and enzyme load ings and formulations on sugar yields from different switchgrass sources. Bioresour. Technol. 102 (24), 11052–11062.
dc.relation.referencesXu, J., Cheng, J.J., Sharma-Shivappa, R.R., Burns, J.C., (2010). Sodium hydroxide pre treatment of switchgrass for ethanol production. Energy Fuels 24 (3), 2113–2119.
dc.relation.referencesYang, B., Wyman, C.E., (2008) . Pretreatment: the key to unlocking low-cost cellulosic ethanol. Biofuels, Bioprod. Biorefin. 2 (1), 26–40.
dc.relation.referencesZhao, J., Xu, Y., Wang, W., Griffin, J., & Wang, D. (2020). Conversion of liquid hot water, acid and alkali pretreated industrial hemp biomasses to bioethanol. Bioresource Technology, 309, 123383.
dc.relation.referencesZhao, J., Xu, Y., Zhang, M., & Wang, D. (2020). Bioconversion of industrial hemp biomass for bioethanol production: A review. Bioresource Technology, 302, 122826.
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/closedAccess
dc.rights.accessrightshttp://purl.org/coar/access_right/c_14cb
dc.rights.localAcceso cerradospa
dc.subjectBiomasa
dc.subjectAzúcares reductores
dc.subjectBioenergía
dc.subjectConversión de residuos
dc.subjectQuímica verde
dc.subject.ddc628
dc.subject.keywordsBiomass
dc.subject.keywordsReducing sugars
dc.subject.keywordsBioenergy
dc.subject.keywordsWaste conversion
dc.subject.keywordsGreen chemistry
dc.titleEvaluación de Pleurotus Ostreatus como pretratamiento biológico de subproductos de Cáñamo (Cannabis sativa l.) para la producción de bioetanol
dc.title.translatedEvaluation of Pleurotus Ostreatus as a biological pretreatment of Hemp byproducts (Cannabis sativa l.) for bioethanol production
dc.type.coarhttps://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.coarversionhttps://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.hasversioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradospa

Archivos

Bloque original
Mostrando 1 - 1 de 1
Cargando...
Miniatura
Nombre:
Trabajo de grado.pdf
Tamaño:
2.34 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Bloque de licencias
Mostrando 1 - 1 de 1
No hay miniatura disponible
Nombre:
license.txt
Tamaño:
1.95 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descripción: