Evaluación técnico - económica de la producción de ácido málico empleando Aureobasidium pullulans

Abstract

La producción biotecnológica de biopolímeros desde residuos agroindustriales se alinea con la bioeconomía circular y biorrefinerías sostenibles. Este trabajo evaluó la factibilidad técnico-económica de producir poliácido málico (PMA) mediante Aureobasidium pullulans usando residuos confiteros como fuente de carbono, con coproducción de pullulano como coproducto de alto valor. Se evaluó la reproducibilidad a escala laboratorio y biorreactor, y el efecto de aireación y agitación sobre crecimiento y producción. Los residuos confiteros resultaron adecuados para la síntesis simultánea de ambos biopolímeros. Las mejores condiciones (2 vvm, 300 rpm, jarabe CC) alcanzaron ~68.5 g/L PMA, 67.0 g/L pullulano y ~100 g/L biomasa. La cuantificación gravimétrica del PMA fue validada por HPLC con diferencias <10 %, confirmando la confiabilidad analítica. El análisis mostró que la composición del residuo direcciona el metabolismo del microorganismo hacia la acumulación simultánea de PMA y pullulano bajo adecuada transferencia de oxígeno, evidenciando el potencial del proceso como plataforma de coproducción. Luego se simuló industrialmente el proceso con SuperPro Designer®, incluyendo acondicionamiento, fermentación, recuperación y secado. La evaluación técnico-económica indicó que el uso de residuos azucarados reduce costos de materia prima, y que la coproducción de pullulano incrementa ingresos y rentabilidad frente a un esquema solo de PMA. En conjunto, los resultados demuestran que la valorización de residuos confiteros mediante coproducción de PMA y pullulano es viable técnica y económicamente, con potencial para integrarse en biorrefinerías y economía circular para el aprovechamiento integral del carbono y la generación de bioproductos de alto valor agregado.

The biotechnological production of biopolymers from agro-industrial waste aligns with circular bioeconomy and sustainable biorefineries. This work evaluated the technical-economic feasibility of producing poly(malic acid) (PMA) via Aureobasidium pullulans using confectionery waste as carbon source, with co-production of pullulan as a high-value coproduct. Reproducibility was assessed at lab and bioreactor scales, along with the effect of aeration and agitation on growth and production. Confectionery wastes proved suitable for simultaneous synthesis of both biopolymers. Optimal conditions (2 vvm, 300 rpm, CC syrup) yielded ~68.5 g/L PMA, 67.0 g/L pullulan, and ~100 g/L biomass. Gravimetric PMA quantification was validated by HPLC with differences <10 %, confirming analytical reliability. Analysis showed that waste composition directs microbial metabolism toward simultaneous PMA and pullulan accumulation under proper oxygen transfer, highlighting the process potential as a co-production platform. Industrial simulation was performed with SuperPro Designer®, including conditioning, fermentation, recovery, and drying. Technical-economic evaluation indicated that sugar-rich wastes reduce raw material costs, and pullulan co-production significantly increases revenues and profitability versus a PMA-only scheme. Overall, results demonstrate that confectionery waste valorization via PMA and pullulan co-production is technically and economically viable, with potential for integration into biorefinery and circular economy frameworks for full carbon utilization and high-value bioproduct generation.