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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Efeito do pré-tratamento com hidróxido de amônio na sacarificação de bagaço de cana-de-açúcar e sabugo de milho e produção de etanol 2G
Alternate title (s): Effect of pretreatment of sugarcane bagasse and corncob with ammonium hydroxide on saccharification and 2G ethanol production
Author: Nascimento, Andressa Moreira do
First Advisor: Baffi, Milla Alves
First coorientator: Pasquini, Daniel
First member of the Committee: Pedroso, Fernanda Palladino Pedroso
Second member of the Committee: Souza, Gisele de Fátima Leite
Summary: O pré-tratamento de biomassas lignocelulósicas é uma etapa fundamental na produção de etanol de segunda geração (2G). Neste estudo, bagaço de cana-de-açúcar (BI) e sabugo de milho (SI) foram pré-tratados com hidróxido de amônio (NH₄OH) a 28–30 %, visando a desestruturação das biomassas para posterior sacarificação e fermentação alcoólica. O pré-tratamento promoveu elevada deslignificação, atingindo 65,50 % no bagaço (BT) e 73,50 % no sabugo (ST), com preservação da fração polissacarídica. As frações sólidas pré-tratadas foram submetidas à hidrólise enzimática com diferentes cargas de substrato (10 a 30%), utilizando 12,5 FPU/g de celulose do coquetel comercial Cellic CTec3. A hidrólise em batelada alimentada com 30% de biomassa resultou em concentrações superiores de açúcares redutores totais (ART) em comparação com o processo em batelada convencional (10%), alcançando 65,15 g/L em BT e 70,18 g/L em ST. Além disso, baixas concentrações de ácidos e inibidores foram detectadas nos hidrolisados, evidenciando a eficácia do pré-tratamento. Os hidrolisados obtidos em batelada alimentada apresentaram altos teores de açúcares fermentescíveis, com 43,75 g/L de glicose e 18,12 g/L de xilose em BT, e 41,63 g/L de glicose e 18,75 g/L de xilose em ST. Após a fermentação, os maiores rendimentos em etanol foram obtidos com o hidrolisado de ST, com 19,20 g/L (Yp/s de 0,49 e Qp de 0,87), utilizando Saccharomyces cerevisiae Y904, e 26,34 g/L com Spathaspora passalidarum Y7204 (Yp/s de 0,44 e Qp de 0,73), evidenciando eficiência fermentativa superior desta última, devido à fermentação de pentoses. Esses resultados evidenciam a eficácia do pré-tratamento com NH₄OH como método de baixo custo e com baixa formação de inibidores, destacando o potencial dos hidrolisados pré-tratados para a produção de etanol 2G.
Abstract: The pretreatment of lignocellulosic biomass is a fundamental step in the production of second- generation (2G) ethanol. In this study, sugarcane bagasse (SBC) and corn cobs (CC) were pretreated with 28–30% ammonium hydroxide (NH₄OH) to break down the biomass for subsequent saccharification and alcoholic fermentation. The pretreatment promoted high delignification, reaching 65.50% for SBC and 73.50% for CC, with preservation of the polysaccharide fraction. The pretreated solid fractions were subjected to enzymatic hydrolysis with different substrate loads (10 to 30%), using 12.5 FPU/g of cellulose from the commercial Cellic CTec3 cocktail. Batch hydrolysis fed with 30% biomass resulted in higher concentrations of total reducing sugars (TRS) compared to the conventional batch process (10%), reaching 65.15 g/L in pretreated bagasse (SBCT) and 70.18 g/L in pretreated cob (CCT). In addition, low concentrations of acids and inhibitors were detected in the hydrolysates, demonstrating the effectiveness of this pretreatment. The hydrolysates obtained in the fed-batch process had high levels of fermentable sugars, containing 43.75 g/L of glucose and 18.12 g/L of xylose in SBCT, and 41.63 g/L of glucose and 18.75 g/L of xylose in CCT, respectively. After fermentation, the highest ethanol yields were obtained with the ST hydrolysate, with 19.20 g/L (Yp/s of 0.49 and Qp of 0.87), using Saccharomyces cerevisiae Y904, and 26.34 g/L with the pentose-fermenting yeast. Spathaspora passalidarum Y7204 (Yp/s of 0.44 and Qp of 0.73). Although the co- cultures showed promising results, aspects such as metabolic synergism, competition for substrates, and catabolic repression by glucose still require investigation. These results demonstrate the efficiency of pretreatment with NH₄OH as a low-cost method with low inhibitor formation, highlighting the potential of pretreated hydrolysates for 2G ethanol production.
Keywords: Pré-tratamento alcalino
Etanol celulósico
Hidrólise enzimática
Fermentação
Alkaline pretreatment
Cellulosic ethanol
Enzymatic hydrolysis
Fermentation
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Subject: Biocombustível
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Biocombustíveis
Quote: NASCIMENTO, Andressa Moreira do. Efeito do pré-tratamento com hidróxido de amônio na sacarificação de bagaço de cana-de-açúcar e sabugo de milho e produção de etanol 2G. 2025. 81f. Dissertação (Mestrado em Biocombustíveis) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.423
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.423
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46443
Date of defense: 16-Jul-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
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