Etanol por fermentación

Por miles de años, bebidas fermentadas como la cerveza y el vino, se han producido de enzimas y levaduras de origen natural presentes en los cereales y las frutas. Se cree que la civilización de la antigua China fue la primera en producir una bebida alcohólica destilada. En estos tiempos modernos se ha mejorado de manera continua la eficiencia en la destilación y la fermentación. Es aproximadamente a partir de 1960 que en Norteamérica se empieza a usar las enzimas microbianas y las levaduras cuidadosamente seleccionadas para producir volúmenes cada vez mayores de etanol derivado de cereales, para su uso en el mercado industrial, de combustibles y de bebidas. Brasil utiliza la caña de azúcar -con la que se produce la sacarosa- para producir etanol destinado a su mercado de combustibles. En lugares con un clima más fresco, resulta más conveniente utilizar almidón -de maíz, normalmente- como a materia prima fermentable. Sin embargo, a diferencia de la sacarosa, el almidón primero tiene que ser convertido en azúcares fermentables simples -como la maltosa y la dextrosa- y para ello se usan las enzimas, preferentemente aquellas de fuentes microbianas.



El maíz se puede moler, hidrolizar enzimáticamente y posteriormente fermentar como una mezcla entera. Este es el proceso de producción que menos emplea capital para producir etanol por fermentación para el mercado de combustibles y el mercado industrial. Sin embargo, la mayor parte del etanol por fermentación que se destila es producido con almidón de maíz, y éste ha sido eliminado en la mayoría de los demás componentes del maíz: gluten, germen y fibra. En cualquiera de los casos, normalmente el almidón se cose a presión, a unos 105° C aproximadamente -la alfa amilasa termoestable siempre presente- y posteriormente se licua a 85° C. La mezcla dextrinizada se enfría y sacarifica a 60° C con glucoamilasa o simplemente se enfría a 32° C y sacarifica con glucoamilasa y levadura fermentada, simultáneamente. Normalmente la fermentación tarda de 1 a 3 días. La cerveza fermentada normalmente contiene cerca de 18% de etanol antes de su destilación y es procesada de forma anhidra casi al 100%.

Varias compañías están buscando una alternativa para no tener que coser el cereal o el almidón antes de la fermentación. Se espera que las nuevas enzimas, eficientes a temperatura de fermentación, ayuden a mejorar el rendimiento del etanol, para reducir aún más los niveles del glicerol y de los ácidos orgánicos, incrementando así el nivel del etanol.

El mercado de combustible con etanol de los Estados Unidos y Canadá ha ido aumentando a más de 50 mil millones de litros por año. Los mercados industriales y de las bebidas, muchos más viejos y maduros, supera los mil millones anuales en litros. Para poder producir tales volúmenes de etanol por fermentación son necesarias grandes cantidades de alfa-amilasa, glucoamilasa y levadura. Los productores de enzimas y levadura están desarrollando activamente nueva tecnología, ya sea una cuidadosa selección de cepas o cualquier otra innovadora tecnología de mejoramiento. El rendimiento y las propiedades de las enzimas y la levadura no han dejado de mejorar, beneficiando con ello a los productores de etanol y por ende a los consumidores del etanol industrial y para combustible.

El etanol es un recurso renovable con un alto número de octano y de combustión limpia. Con estas características los productores del etanol desempeñan un papel importante en el reemplazo del tetraetilplomo y el MTBE como elevadores de octano en la gasolina. Las propiedades de combustión limpia del etanol han permitido a las principales áreas metropolitanas mejorar la calidad del aire. Debido a la creciente preocupación por la protección del agua potable, el etanol ha permitido crear nuevos mercados para el octano y los aditivos oxigenados. El crecimiento de la industria del etanol derivado del cereal también ha propiciado un creciente mercado para la agricultura. El uso del etanol como combustible está ayudando a paliar el menguante suministro del petróleo y por ende a ampliar la capacidad de refinado de petróleo.

En cuanto a la producción de etanol se refiere, el Departamento de Energía de EE.UU. está invitando encarecidamente a los miembros de ésta industria a producir con aquella materia prima en donde la fermentación, históricamente, ha sido más difícil: paja de arroz y rastrojo de maíz. La celulosa y hemicelulosa presentes en la paja y el rastrojo son menos onerosos que el almidón, aunque también es más difícil almacenarlos, hidrolizarlos y fermentarlos. Con el fin de capitalizar sus oportunidades, los productores de etanol, de enzimas y de levadura buscan que la celulosa y la hemicelulosa sean tan eficientes como el almidón para producir etanol. Cuando logren éste objetivo, el volumen anual de etanol destilado en Norteamérica podría multiplicarse significativamente.

Enzyme Development Corporation provee de servicios técnicos a los productores de etanol para combustible de EE.UU.