Ingeniero Civil en Biotecnología / Hoy en día el tema de abastecimiento energético es cada vez más importante. En muchos países la matriz energética se basa en la explotación del recurso fósil, principalmente petróleo, el cual es un recurso limitado y que ha tenido una tendencia general al alza de precios. A lo anterior se añade las actuales normativas de emisiones que se están aplicando, las cuales prevén un futuro donde los combustibles fósiles se verán más limitados en su producción y aplicación. Los biocombustibles por tanto han sido una importante alternativa que se ha desarrollado por años, aunque, en un principio, muchos de los biocombustibles diseñados así competían (y compiten) en su materia prima con los recursos alimenticios (biocombustibles de primera generación). Además, una alternativa es el diseño de combustibles basado en residuos industriales, es decir materias primas que no son fuentes alimenticias (biocombustibles de segunda generación). Este estudio busca otra opción de producción de etanol, esta vez a partir de algas para producir biocombustibles de tercera generación, en especial se trabajó con la macroalga verde Ulva rigida. Para alcanzar el objetivo planteado, fue necesario diseñar un procedimiento experimental, el cual consistió en un pretratamiento con ácido diluido (1% y 2% v/v de ácido sulfúrico) a diferentes temperaturas (30°C y 120°C). Después del pretratamiento es necesario neutralizar las muestras para detener dicha reacción. La fracción sólida resultante del pretratamiento es sometida a una hidrólisis enzimática, gracias a la acción de celulasas y celobiasas durante 72 horas (Celluclast® 1,5L - Cat C2730, y Novozyme® 188 - CatC6105). Luego se fermentaron los azúcares liberados en la sacarificación mediante dos estrategias diferentes: Sacarificación y Fermentación Simultáneas (SSF), y Sacarificación Y Fermentación Separadas (SHF). Los resultados mostraron que el pretratamiento no es necesario; las muestras de algas utilizadas presentan azúcares fácilmente hidrolizables, y poseen una baja concentración de lignina, por lo que un pretratamiento con ácido diluido y temperatura no entrega mayor ventaja al proceso. Más aún, dicho procesamiento produce efectos negativos en la concentración de glucosa final. Por lo tanto, este proceso se suprimió del diseño planificado. La sacarificación de las algas sin pretratamiento presentó un rendimiento del 27,2% respecto a la glucosa total de la muestra. Por otra parte, los resultados de las dos estrategias de fermentación SSF y SHF fueron diferentes. El rendimiento, respecto a la conversión de glucosa total de la biomasa, de la estrategia SSF fue de un 50%, considerado alto para ser un primer acercamiento a la utilización de macroalgas. La estrategia SHF presentó un rendimiento del 24,5%. La diferencia de rendimientos indica que la estrategia SSF es mejor, aprovechándose de mejor forma los azúcares constituyentes de las macroalgas y obteniendo una mayor concentración de etanol en solución (5 g/l). Es importante mencionar que dicho rendimiento tiene su base en la composición total de glucosa de la macroalga, por lo que su alto valor puede corresponder a la fermentación de glucosa más la fermentación de otros azúcares no considerados en la composición total de glucosa. Aún así, la estrategia SSF es mejor que la SHF, ya que produce mayor etanol por gramo de biomasa empleado. A partir de los resultados obtenidos, se concluye que se logró un primer acercamiento a la producción de etanol a partir de la macroalga Ulva rigida, diseñándose un proceso de operación y evaluando el pretratamiento de ácido diluido en dicho procedimiento. También se concluyó que la estrategia SSF es mejor que la estrategia SHF para la producción de etanol a partir de la mencionada macroalga. Finalmente, se recomienda complementar este estudio mediante la caracterización completa de la macroalga utilizada.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil en Biotecnología / Las algas se utilizan desde tiempos inmemoriales para consumo humano y extracción de subproductos. Entre los más conocidos estas los ficocoloidales como el alginato, agar y carragenano, de gran valor en la industria alimenticia. Actualmente, existe interés por la utilización de biomasa algal en la producción de biocombustibles, lo cual abre una potencial explotación de otros subproductos de algas, creando procesos sustentables y amigables medioambientalmente. Dadas las condiciones naturales extremas en que se desarrollan estos organismos, uno de los compuestos de mayor interés que producen son los antioxidantes, moléculas bioactivas de distinta naturaleza, ya sea carbohidratos, lípidos, terpenoides y compuestos polifenólicos. En el marco del proyecto de cooperación CONICYT-Chile AKA-Finlandia (AKA ERNC-009) para la producción de biocombustibles de tercera generación, se plantea la obtención de compuestos polifenólicos con actividad antioxidante como subproducto, afectando mínimamente la degradación de los azúcares disponibles en las algas, para su utilización en biocombustible El presente trabajo consistente en la determinación de las mejores condiciones de extracción de compuestos antioxidantes polifenólicos desde macroalgas verdes (Ulva rigida) y pardas (Macrocystis pyrifera), evaluando diferentes variables: solvente, tiempo de extracción, temperatura de extracción y relación sólido líquido. Para ello se empleó un diseño experimental estadístico basado en el método Taguchi. Para este diseño se realizó un extenso análisis de la literatura existente en torno al tema y selección de los métodos de evaluación de actividad antioxidante, condiciones y metodología de extracción. Se cuantificó los compuestos fenólicos totales por método de Folin-Ciocalteu, capacidad antioxidante por reducción del radical DPPH y las azúcares reductores por método del ácido 3,5-dinitrosalicílico. Los resultados obtenidos se analizaron por métodos estadísticos, utilizando Análisis de Componentes Principales para determinar los factores que aportan mayor variabilidad a la actividad antioxidante durante el proceso extractivo. Como principales resultados fue que se seleccionó el alga M. pyrifera como fuente de antioxidantes polifenólicos. Se logró determinar una metodología que permite extraer una cantidad de polifenoles totales de 374,4 ± 27,4 [mg GAE/100gPS], actividad de 84,9 % de captura del radical DPPH y ausencia de azúcares reductores en el extracto bioactivo. Las mejores condiciones de extracción determinadas corresponden a utilizar como solvente etanol al 75%, una relación sólido-líquido de 1:10 p/v, temperatura de extracción de 37°C por 180 minutos, siendo el tiempo de extracción el factor con mayor efecto en el tratamiento de extracción determinado por el Análisis de Componentes Principales. El método desarrollado sirve como primera aproximación al potencial del alga parda como fuente de antioxidantes industriales y siendo un punto de partida en un proceso de optimización. Estos resultados representan un rendimiento másico de los polifenoles extraídos de un 0,4%. Considerando los niveles de producción actual de M.pyrifera en la X región del país se lograría una producción de alrededor de 2 ton/año de antioxidantes polifenólicos desde el alga, representando un 0,015% del mercado global de polifenoles al año 2011. Este valor podría ser promisorio si se piensa en las posibilidades de aumentar el cultivo de estas algas en la región.