Producción de xilitol a partir de la hidrogenación de xilosa en fase acuosa con catalizadores de níquel

Abstract

La hemicelulosa es el segundo polisacárido más abundante en la naturaleza, después de la celulosa, y a partir de ella puede obtenerse una gran variedad de productos de alto valor agregado. Su estructura heterogénea incluye pentosas (xilosa y arabinosa), hexosas (glucosa, manosa, galactosa) y algunos ácidos (ácido acético, ácido D-glucurónico y ácido D-galacturónico) en mayor o menor medida, en función de la biomasa de la cual provenga. Cuando este heteropolisacárido proviene de materiales lignocelulósicos, su composición presenta gran cantidad de pentosas (principalmente xilanos), y es una buena materia prima para la producción de compuestos de valor agregado de la xilosa (el segundo monosacárido más abundante en la naturaleza), como el xilitol. Los residuos lignocelulósicos, incluyendo varios desechos agrícola-forestales son materiales de bajo costo y amplia disponibilidad para la producción de xilitol. Algunos ejemplos del contenido de xilosa en estas fuentes son: 28-35% en la mazorca de maíz, 26- 28% en el bagazo de caña de azúcar y 21% en el pasto varilla. Particularmente, el bagazo de caña de azúcar es un residuo que se encuentra disponible en Argentina en grandes cantidades, dado que se generan 180-280 kg de bagazo/tonelada de caña de azúcar procesada. El xilitol es un polialcohol altamente soluble en agua, con poder endulzante similar al de la sacarosa, por lo que es utilizado como un sustituto del azúcar, especialmente adecuado para el consumo de personas diabéticas, posee propiedades anti-caries y anti-carcinógenas, entre otras. Este producto puede ser hallado en concentraciones bajas (<0,9%) naturalmente en frutas y vegetales, pero la extracción de estas fuentes es difícil y muy poco rentable. La producción y la calidad del xilitol obtenido depende de la pureza de la solución inicial de xilosa, mientras que la presencia de impurezas interfiere con la reacción catalítica, por lo que los pasos de purificación son necesarios para obtener alta pureza de la solución de xilosa. El método industrial convencional para la obtención de xilitol es la conversión química de xilosa por hidrogenación sobre Níquel Raney. El catalizador es removido luego de la hidrogenación catalítica por filtración; luego, la solución es concentrada y fraccionada por cromatografía para remover los subproductos. Finalmente, la solución de xilitol concentrada es cristalizada para obtener el producto puro. El objetivo de este trabajo es estudiar la hidrogenación de muestras de xilosa provenientes de tratamientos hidrotérmicos del bagazo de caña de azúcar, utilizando catalizadores de níquel para obtener xilitol.