Hidrólisis enzimática de la celulosa

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Ejercicios tema 2

Ejercicio 1:

• Hidrólisis enzimática de la celulosa
• ¿Enzima?
• Proceso industrial ¿homogéneo o heterogéneo?

La hidrólisis enzimática de la celulosa se lleva a cabo con las enzimas llamadas celulasas, que  catalizan la hidrolisis del enlace glucosídico, esta hidrolisis es catalizada por 2 aminoácidos en el sitio catalítico, uno ácido (donante de protones) y otro nucleófilo (aspartato y glutamato). Dependiendo de la posición espacial de estos aminoácidos, la hidrólisis se produce a través de dos mecanismos, que son los de conservación o los de inversión de la configuración del carbono anomérico.

El sistema de celulasas suele incluir  3 tipos de enzimas, las endoglucanasas , las exoglucanasas, y las β-glucosidasas. Se considera un proceso heterogéneo, ya que las  endo y exoglucanasas se adsorben sobre la superficie de la celulosa y reaccionan liberando glucosa celobiosa y cadenas más cortas de celulosa mientras que las β-glucosidasas hidrolizan en fase homogénea la celobiosa a glucosa.

Fuentes:

Gutiérrez-Rojas, I., Moreno-Sarmiento, N., & Montoya, D. (2015). Mecanismos y regulación de la hidrólisis enzimática de celulosa en hongos filamentosos: casos clásicos y nuevos modelos. Revista Iberoamericana de Micología, 32(1), 1–12. https://doi.org/10.1016/j.riam.2013.10.009

 Lázaro, L., & Arauzo, J. (1994). Aprovechamiento de residuos de la industria de conservas vegetales. Hidrólisis enzimática. In Zubía (Vol. 12, pp. 227–240).

Ejercicio 2:

Epoxidación de Propeno (PROPILENO) con N2O:

Catalizador (fase activa, promotor, geometría) Ventaja vs. otros procesos tradicionales

De acuerdo con el estudio de Thömmes et al., 2010,  el catalizador se prepara partiendo de sílice amorfa como soporte, con un diámetro de poro de 6 mm y un tamaño de 70-200 μm. Antes de la impregnación, el soporte se seca en un evaporador rotatorio durante al menos a 1 hora.

El catalizador se impregna de una solución que con  excedente de hierro-(III)-acetilacetonato disuelto en tolueno y SiO2 , a continuación, se pasa por el evaporador y calcinación al aire estándar. Tras la impregnación se aplica cesio con una solución acuosa de acetato de cesio siguiendo el mismo procedimiento que con el hierro. El polvo de catalizador se mezcla con sílice coloidal además de una solución de hidroxietilcelulosa en agua desmineralizada (8,5% en peso) y después, la mezcla de catalizador se moldea por extrusión formando hilos cilíndricos con un diámetro de 2 mm y una longitud de 30 cm, que finalmente se dividen en cilindros de 5 mm de largo.

Actualmente los procesos actuales de producción de oxido de propileno son el proceso de clorhidrina y el proceso de hidroperóxido. Ambos procesos funcionan con éxito y rentabilidad con selectividades elevadas, pero aún presentan varias desventajas: En el proceso de clorhidrina, se deben desechar grandes cantidades de salmuera y subproductos clorados, lo que genera un problema ambiental. Los procesos de hidroperóxido conducen a la formación de un subproducto (estireno o alcohol terc-butílico) en una proporción de 2-3 kg/kg PO, lo que hace que la rentabilidad del proceso dependa del mercado del subproducto.

Fuente:

Thömmes, T., Gräf, I., Reitzmann, A., & Kraushaar-Czarnetzki, B. (2010). Catalytic vapor phase epoxidation of propene with nitrous oxide as an oxidant: Investigations on catalyst composition and reaction conditions. Industrial and Engineering Chemistry Research, 49(6), 2624–2637. https://doi.org/10.1021/ie901342t

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