Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Sarita Cândida Rabelo

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: A palha da cana-de-açúcar é um resíduo lignocelulósico que pode ser usado na produção de etanol através da hidrólise deste material e da fermentação dos açúcares resultantes. Neste trabalho, dois tipos de pré-tratamento, peróxido de hidrogênio alcalino e hidróxido de cálcio (cal), foram...

Resumo: A palha da cana-de-açúcar é um resíduo lignocelulósico que pode ser usado na produção de etanol através da hidrólise deste material e da fermentação dos açúcares resultantes. Neste trabalho, dois tipos de pré-tratamento, peróxido de hidrogênio alcalino e hidróxido de cálcio (cal), foram avaliados para aumentar a susceptibilidade da palha à hidrólise enzimática. Um planejamento experimental 2³ + configuração estrela com triplicata no ponto central para cada um dos pré-tratamentos foi elaborado considerando as variáveis tempo, temperatura e concentração do reagente no pré-tratamento como fatores e a concentração de glicose obtida após a hidrólise, em g/g de palha de cana, como resposta. As condições ótimas encontradas para o pré-tratamento com peróxido de hidrogênio alcalino foram 1 h de pré-tratamento a 60ºC, usando 0,44 mL de peróxido de hidrogênio/g de palha, em pH 11,5. A solubilização da hemicelulose e lignina foi de 83,10% e 71,85%, respectivamente. A hidrólise enzimática da palha pré-tratada nessas condições levou a um rendimento de glicose de 333 mg/g de palha bruta, equivalente a um rendimento global de 86,97% e a uma conversão na hidrólise de 90,35% quando a hidrólise enzimática foi realizada a 50ºC, pH 4,8 e em 48 h com 3% (m/m) de sólidos, empregando uma carga enzimática de 15 FPU de celulase/g de palha seca pré-tratada e 25 CBU de ?-glicosidase/g de palha seca pré-tratada. O resultado obtido após a hidrólise da palha pré-tratada com hidróxido de cálcio nas condições escolhidas como as melhores de pré-tratamento (53h, 90°C e 0,4 g cal/g palha seca) foi de 206 mg glicose/g de palha bruta, correspondendo a um rendimento de glicose global de 53,90% e conversão na hidrólise de 56,58%, quando a hidrólise foi realizada nas mesmas condições usadas para a palha pré-tratada com peróxido de hidrogênio alcalino. O pré-tratamento com peróxido de hidrogênio se mostrou mais efetivo em relação à liberação dos açúcares fermentescíveis, além de se trabalhar com uma maior concentração de sólidos quando comparado com o pré-tratamento com hidróxido de cálcio (15% (m/m) e 4% (m/m), respectivamente)

Abstract: The sugarcane straw is a lignocellulosic waste that can be used to increase the production of ethanol through hydrolysis of this material and fermentation of the sugars produced. In this work, the conditions of two pretreatments, alkaline hydrogen peroxide and calcium hydroxide (lime),...

Abstract: The sugarcane straw is a lignocellulosic waste that can be used to increase the production of ethanol through hydrolysis of this material and fermentation of the sugars produced. In this work, the conditions of two pretreatments, alkaline hydrogen peroxide and calcium hydroxide (lime), were evaluated to enhance the susceptibility of sugarcane straw to enzymatic hydrolysis. A 2³ + central composite design was performed considering pretreatment time, temperature and reagent concentration in the pretreatment as factors and glucose concentration after hydrolysis, in g/g bagasse, as the response. The optimal conditions for the pretreatment with alkaline hydrogen peroxide were 1 h of pretreatment at 60 °C using 0.44 mL (0.65 g) hydrogen peroxide/g straw, at pH 11.5. At these conditions the solubilization of hemicellulose and lignin were of 83.10% and 71.85%, respectively. The enzymatic hydrolysis of the pretreated straw led to a glucose global yield of 86.97% and to hydrolysis conversion of 90.35% when enzymatic hydrolysis was performed at 50 °C, pH 4.8 and 48 hours with 3% (w/w) solids and 15 FPU cellulase / g pretreated straw and 25 CBU ?-glucosidase/g pretreated straw. The best results after hydrolysis of straw pretreated with lime in the chosen pretreatment conditions (53.07 h, 90 °C and lime concentration of 0 4 (g/g) dry straw) was of 206 mg glucose/g of raw straw, corresponding to an overall yield of 53.9% and hydrolysis conversion 56,58% when hydrolysis was performed in the same conditions used for peroxide pretreated straw. The alkaline hydrogen peroxide pretreatment was more effective in the release of fermentable sugars, besides working with higher solids concentration as compared with lime pretreatment (15% (w/w) and 4% (w/w), respectively)