Publication: Pré-tratamentos organossolve e hidrotérmico do bagaço e palha de cana-de-açúcar e hidrólise enzimática do licor hemicelulósico visando a produção de bioetanol
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA, CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Rodrigues, Patrísia de Oliveira
Summary
A demanda pelo desenvolvimento de tecnologias para produção de biocombustíveis tem o
intuito de apresentar uma alternativa sustentável em comparação aos combustíveis fósseis,
proporcionando uma redução da emissão de poluentes e promover o uso de fontes energéticas
limpas e renováveis. Com isso, temos a produção de etanol de segunda geração (etanol 2G),
que é um biocombustível obtido por processos fermentativos de açúcares provenientes da
biomassa lignocelulósica, que podem ser obtidos, portanto, utilizando como matérias-primas
resíduos da agroindústria. Para a otimização na produção de bioetanol é necessário realizar um
pré-tratamento eficaz e econômico da biomassa lignocelulósica para tornar os polissacarídeos
mais acessíveis à hidrólise enzimática. Entre os pré-tratamentos existentes, podemos destacar
o organossolve e o hidrotérmico, que aplicados à biomassa, resultam na separação da polpa de
celulose (fração sólida) e do licor rico em hemiceluloses e lignina (fração líquida). Este estudo
buscou avaliar a eficiência dos pré-tratamentos organossolve e hidrotérmico do bagaço e palha
de cana-de-açúcar e obtenção do licor hemicelulósico. Após análises e caracterização das
biomassas brutas e pré-tratadas, foi demonstrado o aumento da proporção de celulose em
relação ao conteúdo de lignina e hemiceluloses, indicando que a deslignificação ocorreu de
maneira efetiva. Os licores hemicelulósicos resultantes dos pré-tratamentos foram submetidos
a precipitação da lignina para obter um licor rico em hemiceluloses para a etapa de hidrólise
enzimática com coquetel comercial Cellic CTec3. Então, os licores foram caracterizados antes
e após a hidrólise enzimática quanto ao teor de açúcares redutores totais (ART) em que foi
verificado um aumento na concentração de ART dos licores do bagaço de cana organossolve
(11,144 ± 0,530 para 13,440 ± 0,081 g.L-1), bagaço hidrotérmico (16,507 ± 1,679 para 22,492
± 0,074 g.L-1), palha de cana organossolve (8,560 ± 0,237 para 9,478 ± 0,687 g.L-1) e palha de
cana hidrotérmico (14.164 ± 0,478 para 22,830 ± 0,781 g.L-1). Além disso, os dados foram
confrontados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), que apesar da formação de
compostos inibidores, também apresentaram aumento na concentração de açúcares,
principalmente a xilose. Com isso, temos que a utilização do licor hemicelulósico apresenta
potencial para aplicação em processos fermentativos com leveduras específicas para pentoses
resultando na produção de bioetanol e assim, agregar valor aos resíduos agroindustriais
aplicados a um contexto de uma biorrefinaria.
Abstract
The demand for the development of technologies to produce biofuels is intended to present a
sustainable alternative compared to fossil fuels, providing a reduction in the emission of
pollutants, and promoting the use of clean and renewable energy sources. With this, we have
the production of second-generation ethanol (2G ethanol), which is a biofuel obtained through
fermentation processes of sugars from lignocellulosic biomass, which can therefore be obtained
using agro-industry residues as raw material. To optimize the production of bioethanol, it is
necessary to carry out an effective and economical pre-treatment of the lignocellulosic biomass
to make the polysaccharides more accessible to enzymatic hydrolysis. Among the existing pretreatments, we can highlight organosolv and hydrothermal. which, applied to the biomass, result
in the separation of the cellulose pulp (solid fraction) and the liquor rich in hemicelluloses and
lignin (liquid fraction). This study aimed to evaluate the efficiency of the organosolv and
hydrothermal pre-treatments of sugarcane bagasse and straw and to obtain the hemicellulosic
liquor. After analysis and characterization of the raw and pre-treated biomass, an increase in
the proportion of cellulose in relation to the lignin and hemicellulose content was demonstrated,
indicating that the delignification occurred effectively. The hemicellulose liquors resulting from
the pretreatments were subjected to lignin precipitation to obtain a liquor rich in hemicelluloses
for the enzymatic hydrolysis step with the commercial cocktail Cellic CTec3. Then, the liqueurs
were characterized before and after the enzymatic hydrolysis regarding the total reducing sugars
(ART) content, in which an increase in the ART concentration of the organosolv sugar cane
bagasse liqueurs was verified (11.144 ± 0.530 to 13.440 ± 0.081 g.L-1), hydrothermal bagasse
(16.507 ± 1.679 to 22.492 ± 0.074 g.L-1), organosolv sugarcane straw (8.560 ± 0.237 to 9.478
± 0.687 g.L-1) and hydrothermal sugarcane straw (14,164 ± 0.478 to 22.830 ± 0.781 g.L-1). In
addition, the data were compared by high performance liquid chromatography (HPLC), which,
despite the formation of inhibitory compounds, also showed an increase in the concentration of
sugars, mainly xylose. So, we have that the use of hemicellulosic liquor has potential for
application in fermentation processes with specific yeasts for pentoses resulting in the
production of bioethanol and thus, adding value to agro-industrial residues applied to a context
of a biorefinery.
Keywords
Biomassa lignocelulósica, Pré-tratamento organossolve, Pré-tratamento hidrotérmico, Licor hemicelulósico, Hidrólise enzimática, Lignocellulosic biomass, Organosolv pretreatment, Hydrothermal pretreatment, Hemicellulosic liquor, Enzymatic hydrolysis
Citation
ALVES, Marlon da Silva. Pré-tratamentos organossolve e hidrotérmico do bagaço e palha de cana-de-açúcar e
hidrólise enzimática do licor hemicelulósico visando a produção de bioetanol. 2023. 57 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Biotecnologia) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023.
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