Escuela de Doctorado

 
Tesis Doctorales de la Universidad Pablo de Olavide a partir de 2025/26
Treatment of cocoa, coconut, sugarcane and rice husk waste for the sustainable production of edible mushrooms (Lentinula edodes) and renewable biofuel (biogas)
Autor/aLOPEZ BALLADARES, OSCAR HUMBERTO
Director/aBORJA PADILLA, RAFAEL
Codirector/aFLORES FLOR, FRANCISCO JAVIER
Fecha de depósito13-05-2026
Periodo de exposición pública13 a 27 de mayo de 2026
Fecha de defensaSin especificar
ModalidadPresencial
ProgramaPrograma de Doctorado en Biotecnología, Ingeniería y Tecnología Química (RD 99/2011)
Mención internacionalNo
ResumenLos residuos agroindustriales como cáscaras de cacao, cáscaras de coco, bagazo de caña de azúcar y cascarilla de arroz (4AIW) se generan en grandes cantidades en Ecuador y otros países de América Latina, principales productores de cacao, arroz, caña de azúcar y coco. El procesamiento del cacao desecha cerca del 80 % del fruto como cáscaras y residuos. Estos materiales lignocelulósicos, ricos en celulosa, hemicelulosa y lignina, resisten la degradación natural. Su manejo inadecuado (vertederos, quema o rellenos) genera graves problemas ambientales: emisiones de metano, contaminación de agua por lixiviados, contaminación atmosférica y contribución al cambio climático.
Esta Tesis Doctoral propone la valorización de los 4AIW bajo principios de economía circular, convirtiéndolos en productos de alto valor: hongos comestibles ricos en proteína y biogás renovable. La investigación se centra en el cultivo de Lentinula edodes (shiitake), el segundo hongo comestible más cultivado mundialmente, usando los 4AIW como sustrato. Los hongos shiitake destacan por su sabor umami, textura firme y excelente perfil nutricional: contienen 2-3 % de proteína en fresco (hasta 20-27 % en seco), aminoácidos esenciales, vitaminas del complejo B, minerales, fibra dietética (beta-glucanos) y bajo contenido graso. Además, poseen propiedades medicinales gracias a compuestos como la lentinana, con efectos antitumorales, inmunomoduladores, antioxidantes, antiinflamatorios, antivirales y reductores del colesterol. La producción comercial de shiitake en América Latina es limitada por falta de sustratos locales y spawn de calidad. Este estudio supera estas barreras desarrollando sustratos optimizados a partir de 4AIW locales.
La tesis también investiga la producción de biogás mediante digestión anaerobia (DA) de los residuos y del sustrato residual tras el cultivo. La DA es un proceso multietapa (hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis) realizado por bacterias y arqueas en ausencia de oxígeno, que genera biogás (50-70 % metano) y digestato rico en nutrientes. Debido a la recalcitrancia lignocelulósica, se evalúan pretratamientos hidrotermales y enzimáticos para mejorar la biodegradabilidad y el rendimiento de metano. El potencial bioquímico de metano (BMP) típico oscila entre 100-400 NmL CH₄/g de sólidos volátiles.
El trabajo integra ambos procesos en una biorrefinería secuencial: primero se cultiva shiitake en sustratos de 4AIW (con y sin digestato), y luego se somete la biomasa residual a DA para obtener biogás adicional. Se estudiaron condiciones óptimas de cultivo in vitro, producción de spawn, tamaño de partícula, eficiencia biológica, evaluación sensorial de basidiomas, efectos de pretratamientos en el BMP, fuentes de inóculo y cinética del proceso.
Los resultados demuestran que los 4AIW son sustratos viables para Lentinula edodes, logrando eficiencia biológica competitiva y hongos con buena calidad nutricional y sensorial. Los pretratamientos mejoran significativamente los rendimientos de metano. El sistema integrado permite producir simultáneamente alimento funcional y energía renovable, reduciendo la carga contaminante de estos residuos.
Este enfoque ofrece una solución sostenible y adaptada localmente para el manejo de residuos en Ecuador y América Latina, promoviendo desarrollo rural, seguridad alimentaria y mitigación del cambio climático mediante bioeconomía circular