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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-3189-2705
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar com glicerol
Alternate title (s): Evaluation of pretreatment of sugarcane bagasse with glycerin
Author: Santos, Natan Tomaz
First Advisor: Soares, Ricardo Reis
Second Counselor: Almeida, Ione Lucenir Silva
First member of the Committee: Batista, Antônio Carlos Almeida
Second member of the Committee: Rezende, Mylene Cristina Alves Ferreira
Summary: O suprimento de energia nas próximas décadas é uma das preocupações atuais, uma vez que o petróleo, fonte fóssil e não renovável, tem se tornado escasso. Neste sentido, o bagaço de cana-de-açúcar tem se apresentado como alternativa importante pela suas potencialidades na geração de energia e geração de produtos de alto valor agregado. Este trabalho teve como objetivo realizar o estudo cinético da formação dos açúcares glicose, xilose e arabinose a partir do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar com glicerina. O experimento de pré-tratamento foi realizado em reator inox tipo batelada pressurizado com argônio, sob temperaturas de 130, 170 e 210 °C com variação do tempo de reação de 15,0 a 240,0 min, utilizando-se 2,0 gramas de biomassa e concentração de glicerina de 39% v/v. As concentrações dos açúcares após as etapas de pré-tratamento foram determinadas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). O bagaço “in natura” e pré-tratado foram caracterizados de acordo com a umidade, cinzas, análises elementar, análise termogravimétrica, difratometria de raios-X e poder calorífico. O estudo cinético mostrou que as concentrações de todos os açúcares foram crescentes com os aumentos do tempo e da temperatura até a condição experimental de 180 minutos e 210 oC. As constantes de velocidade das reações de pré-tratamento aumentaram com a elevação da temperatura e os valores das energias de ativação obtidos para glicose, xilose e arabinose foram 12,84; 14,28 e 14,63 kJ mol-1, respectivamente. O aumento da temperatura teve influência significativa sobre a solubilização do bagaço de cana-de-açúcar. Dentre os componentes do bagaço, as hemiceluloses foram as mais afetadas pelo pré-tratamento, com uma maior solubilização de 77,5%. De forma geral, o bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado com glicerina apresentou aumento nos teores de carbono e do poder calorífico superior em relação a biomassa “in natura”. Os diferentes eventos observados na análise termogravimétrica do bagaço evidenciaram a heterogeneidade da biomassa. Foi observada uma diminuição do índice de cristalinidade do bagaço pré-tratado que pode ser atribuída à desorganização das regiões cristalinas da celulose. Os resultados obtidos mostraram a eficiência do uso da glicerina sobre a recalcitrância do bagaço e a possibilidade de sua utilização na obtenção de produtos de valor agregado.
Abstract: Energy supply in the coming decades is one of the current concerns, as oil, a fossil and non-renewable source, has become scarce. In this sense, sugarcane bagasse has been presented as an important alternative for its potential in the generation of energy and the formation of products with high added value. The objective of this work was to carry out the kinetic study of glucose, xylose and arabinose formation from sugarcane bagasse pre-treated with glycerin. The pre-treatment experiment was carried out in an argon pressurized batch reactor at temperatures of 130, 170 and 210 ° C with a reaction time variation of 15.0 to 240.0 min, using 2.0 grams of biomass and glycerin concentration of 39% v / v. The concentrations of the sugars after the pretreatment steps were determined by high performance liquid chromatography (HPLC). The "in natura" and pre-treated bagasse were characterized according to moisture content, ash, elemental, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction and calorific value. The kinetic study showed that the concentrations of all sugars were increasing with increases in time and temperature up to the experimental condition of 180 minutes and 210 oC. The rate constants of the pretreatment reactions increased with the increase in temperature and the values of the activation energies obtained for glucose, xylose and arabinose were 29.37; 11.06 and 15.55 kJ mol-1, respectively. The increase in temperature had a significant influence on the solubilization of sugarcane bagasse. Among the bagasse components, the hemicelluloses were the most affected by the pretreatment, with the highest solubilization of 77.5%. In general, sugarcane bagasse pretreated with glycerol showed an increase in carbon content and higher calorific value in relation to "in natura" biomass. The different events observed in the thermogravimetric analysis of bagasse evidenced the heterogeneity of the biomass. It was observed a decrease in the crystallinity index of the pre-treated bagasse that may be due to the disorganization of the crystalline regions of the cellulose. The results obtained showed the efficiency of the use of glycerol on the recalcitrance of bagasse and the possibility of its use in the obtaining of value-added products.
Keywords: Pré-tratamento
Pretreatment
Bagaço
Bagasse
Cana-de-açúcar
Sugarcane
Glicerina
Glycerin
Cinética
Kinetics
Açúcares
Sugars
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: SANTOS, Natan Tomaz. Avaliação do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar com glicerol. 2018. 107 f. Dissertação (Mestrado em Biocombustível) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2558.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2558
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28270
Date of defense: 28-Feb-2018
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Biocombustíveis

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