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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar com ácido acético diluído em sistema pressurizado
Author: Oliveira, Carlos Alberto Petersen de
First Advisor: Soares, Ricardo Reis
First member of the Committee: Pasquini, Daniel
Second member of the Committee: Souza, Patterson Patrício de
Summary: O bagaço de cana-de-açúcar representa uma importante fonte de materiais lignocelulósicos que podem ser convertidos, a partir de pré-tratamentos, em compostos com alto valor agregado, utilizados pelas indústrias de materiais, papel e celulose, cosmética, farmacêutica e de energia. Neste estudo, o bagaço de cana-deaçúcar (SCB) foi pré-tratado com ácido acético em reator batelada pressurizado. Inicialmente, foi realizado um estudo comparativo para avaliar os efeitos do uso da pressão sobre o pré-tratamento do bagaço de cana. Após esta etapa, um planejamento experimental avaliou os efeitos de tempo (15-100 min), temperatura (100-180ºC), razão sólido-líquido (1:250 -1:62,5) e concentração de ácido acético (1- 5 % v/v) sobre a perda de massa e a recuperação de açúcares e de produtos de degradação. O bagaço de cana pré-tratado foi caracterizado através das análises elementar, termogravimétrica, difração de raios-X, calorimetria exploratória diferencial, análise de superfície e de poder calorífico. Os hidrolisados foram analisados por cromatografia líquida para quantificação dos principais açúcares e produtos de degradação formados. O efeito da concentração de ácido acético e da razão sólidolíquido não apresentaram significância estatística, porém os efeitos do tempo e principalmente da temperatura, foram relevantes para a perda de massa, recuperação de açúcares e formação de produtos de degradação. A análise da superfície de resposta revelou que os maiores percentuais de perda de massa e recuperação de xilose, foram obtidos nas condições de 176 °C / 104 min (SCB1) e 155 °C / 62 min (SCB2), respectivamente. O uso de condições mais severas mostrou maior eficiência na deslignificação e recuperação de moléculas comercialmente relevantes, enquanto que condições mais brandas promoveram maior hidrólise e recuperação de açúcares. Ambos pré-tratamentos influenciaram a cristalinidade e o poder calorífico dos resíduos sólidos, e também sua estabilidade térmica e área superficial. A remoção de compostos oxigenados derivados das hemiceluloses e da lignina, também foram observadas. A análise dos hidrolisados revelou a formação de produtos com importante interesse comercial, como o furfural, hidroximetilfurfural, os ácidos lático, levulínico, glicólico e fórmico, além dos açúcares como xilose, arabinose e glicose. A partir dos resultados obtidos, observou-se a possibilidade de aplicação do método proposto em biorrefinarias, criando uma alternativa para o reaproveitamento desta biomassa pelas indústrias sucroalcooleiras.
Abstract: Sugarcane bagasse represents an important source of lignocellulosic compounds, which can be converted, by pretreatments, in high added value chemicals, used by materials, paper and pulp, cosmetics, pharmaceutical and energy industries. In this study, sugarcane bagasse (SCB) was pretreated with acetic acid in a batch reactor pressurized. Initially, a comparative study was performed to evaluate the effects caused by pressure over sugarcane bagasse pretreatment. Then, an experimental design evaluated the effects of time (15-100 min), temperature (100-180 ºC), solid-toliquid ratio (1:250 -1:62.5) and acetic acid concentration (1-5 % v/v) over the weight loss, besides sugars and degradation products recovery. Sugarcane bagasse after pretreatment were characterized by elemental, thermogravimetric, X-ray powder diffraction, differential calorimetry scanning and calorific value analysis. The hydrolysates were analyzed by liquid chromatography to quantify the major sugars and degradation products formed. The influence of acetic acid concentration and solidto- liquid ratio were not statistically significant, but time and mostly temperature showed significance over weight loss, xylose recovery and degradation products formation. The response surface analysis revealed that the highest percentages of weight loss and sugars recovery were obtained under conditions of 176 °C / 104 min (SCB1) and 155 °C / 62 min (SCB2), respectively. The use of severe conditions showed greater efficiency in the delignification and recovery of molecules commercially relevant, while milder conditions promoted greater hydrolysis and recovery of sugars. Both pretreatments influenced the crystallinity and the calorific value of the solid residues, an also their thermal stability and surface area. Oxygenated compounds removal from hemicellulose and lignin were also observed. Hydrolysates analysis revealed the formation of products with important commercial interest, such as furfural, hydroxymethylfurfural, lactic, levulinic, glycolic and formic acids, as well as sugars such as xylose, arabinose and glucose. From the obtained results, it was observed the possibility of application of the proposed method in biorefineries, creating an alternative for the reuse of this biomass by the sugar and alcohol industries.
Keywords: Biocombustíveis
Bagaço de cana
Ácido acético
Bagaço de cana-de-açúcar
Pré-tratamento pressurizado
Planejamento experimental
Sugarcane bagasse
Acetic acid
Pressurized pretreatment
Experimental design
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Biocombustíveis
Quote: OLIVEIRA, Carlos Alberto Petersen de. Estudo do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar com ácido acético diluído em sistema pressurizado. 2016. 123 f. Dissertação (Mestrado em Biocombustíveis) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/18161
Date of defense: 16-Dec-2016
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Biocombustíveis

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