Combined process system for the production of bioethanol from sugarcane straw

Oliveira, L.R.M.; Nascimento, Viviane Marcos; Gonçalves, Adilson R.; Rocha, George J. M.

doi:10.1016/j.indcrop.2014.03.037

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“…Esses tratamentos ocorreram por tempos de 10 ou 15 minutos e temperaturas entre 180 e 195°C [40]. Kim et al (2013) [41] relataram valores de fator de severidade entre 3,0 e 4,4 ao realizar o pré-tratamento hidrotérmico entre 180 e 200°C com tempo de reação entre 15 e 30 minutos.…”

Section: Resultsunclassified

Pré-tratamento hidrotérmico de resíduos do milho visando à produção de etanol de segunda geração

Rocha¹,

Souza

Silva

et al. 2017

Sci. Plena

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Esse trabalho avaliou o potencial de produção de etanol de segunda geração (E2G) a partir da palha e do sabugo de milho. Os resíduos do milho foram submetidos ao pré-tratamento hidrotérmico (PTH), hidrólise enzimática e fermentação. O PTH foi realizado em reator de aço inoxidável em duas condições: 170°C/15 min e 195°C/10 min, em agitação de 200 rpm. As frações quantificadas foram: celulose, hemicelulose, lignina, cinzas, proteína e extrativos. Após pré-tratamento hidrotérmico, a amostra de palha apresentou 70,7% de remoção de hemicelulose a 170°C/15 min e 89,7% a 195°C/10 min. A menor perda de celulose ocorreu na condição mais branda de temperatura (170°C). Em relação ao sabugo, a remoção de hemicelulose foi de 58,7% a 170°C/15 min e 67,8% a 195°C/10 min. A menor perda de celulose foi obtida na maior temperatura (195°C). As amostras pré-tratadas foram submetidas a experimentos de hidrólise enzimática e fermentação. Obteve-se 87,5% de eficiência na fermentação para a palha pré-tratada a 170°C e 15 min e 86,9% para o sabugo pré-tratado a 195°C e 10 min. Os resultados indicam que os resíduos do milho são promissores para a obtenção de etanol de segunda geração visto que cerca de 2.500,000 mil litros de etanol podem ser obtidos a partir do processamento da palha e do sabugo de milho nas regiões centro-oeste, sul e sudeste do Brasil, sem aumentar as áreas de cultivo.Palavras-chave: biomassa lignocelulósica, pré-tratamento hidrotérmico, bioetanol.This work evaluated the potential of second generation ethanol production from husk and corn cob. Corn residues were submitted to hydrothermal pretreatment, enzymatic hydrolysis, and fermentation. The hydrothermal pretreatment was carried out in a stainless steel reactor under two operational conditions: 170°C/15 min and 195°C/10 min. Cellulose, hemicellulose, lignin, ash, protein, and extractives were the quantified components. After hydrothermal pretreatment, husk presented hemicellulose removal of 70.7% (170°C/15 min) and 89.7% (195°C/10 min). The cellulose lost was lower at 170°C. Hemicellulose removal in the corn assay was 58.7 % (170°C/15 min) and 67.8% (195°C/10 min). The cellulose lost was lower at 195°C. Enzymatic hydrolysis and fermentation experiments were conducted after pretreatment step. It was reached 87.5% of fermentative efficiency for the pretreated husk and 86.9% for the pretreated cob. The results suggest that corn residues are promising for second generation ethanol production since almost 2.500.000 ethanol liters can be obtained from processing husk and corn cob at midwest, south and southeast regions in Brazil, without increasing the harvest areas.

show abstract

Section: Resultsunclassified

Pré-tratamento hidrotérmico de resíduos do milho visando à produção de etanol de segunda geração

Rocha¹,

Souza

Silva

et al. 2017

Sci. Plena

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“…The extractives content reported by other authors displayed a wide variability; thus, some authors reported extractives content in sugarcane bagasse in the range from 2.3-10.5% (Rocha et al, 2015), whereas others reported extractives content in the range from 4.3-9.9% (Benjamin et al, 2014). In sugarcane straw, the extractives content was reported to be as high as 5.9% (Oliveira et al, 2014). However, these high values are mostly due to the solvents used for the extractives content determination, usually ethanol (95%) that may also extract low-molecular-weight carbohydrates, salts, polyphenols and other water-soluble compounds.…”

Section: Composition Of the Main Constituents Of Sugarcane Bagasse Anmentioning

confidence: 95%

Lipophilic phytochemicals from sugarcane bagasse and straw

Río

Marques

Lino

et al. 2015

Industrial Crops and Products

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The composition of lipophilic phytochemicals in sugarcane bagasse and straw, the two major residues of sugarcane processing, was investigated in detail by gas chromatography and mass spectrometry. The composition of the lipids from sugarcane bagasse and straw was completely different from each other. While the extracts of sugarcane bagasse were dominated by n-aldehydes (ca. 48% of all identified lipids) and n-fatty alcohols (ca. 23%) with lower amounts of n-fatty acids (10%) and steroid ketones (14%), the extracts from sugarcane straw were strongly dominated by n-fatty acids (accounting for ca. 60% of all identified compounds) with significant amounts of steroid compounds, particularly sterols (10%) and steroid ketones (14%). Tocopherols and triterpenols were also found, being particularly abundant among the extractives of sugarcane straw. Sugarcane bagasse and straw can thus be considered as promising feedstocks for obtaining highly valuable phytochemicals of nutraceutical or pharmaceutical interest.

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“…Normalmente é deixada no campo como recobrimento do solo ou, em algumas situações, transportada para a usina para ser queimada nas caldeiras para obtenção de energia. A palha de cana-de-açúcar apresenta em sua composição entre 34-43% de celulose, 23-38% de hemicelulose (majoritariamente xilanas), 11-25% de lignina e pequenas quantidades de ceras e compostos fenólicos de baixo peso molecular, denominados extrativos, além de componentes inorgânicos [7,8,9].…”

unclassified

“…Porém, perspectivas positivas são apresentadas por Viikari et al (2012) [19], no qual os autores relataram que os custos associados a etapa de hidrólise enzimática tendem a diminuir significativamente nos próximos anos. Oliveira et al (2014) [7] avaliaram um processo combinado (pré-tratamento hidrotérmico seguido de deslignificação alcalina e posterior hidrólise enzimática) para a produção de bioetanol a partir da palha de cana-de-açúcar. O tratamento hidrotérmico foi conduzido entre 180 e 195 °C, com tempo reacional entre 0 e 15 minutos.…”

unclassified

Otimização de parâmetros operacionais do pré-tratamento da palha de cana-de-açúcar

et al. 2017

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O compromisso de atender as necessidades do presente sem comprometer a possibilidade de suprir as necessidades das gerações futuras, torna a diversificação da matriz energética brasileira e mundial fator cada vez mais compulsório. Diante disso, o uso de biomassas lignocelulósicas para obtenção de combustíveis mais limpos do ponto de vista ambiental é amplamente discutido na atualidade. O etanol combustível pode ser obtido a partir de fontes alternativas de energia, como as biomassas lignocelulósicas. Esse tipo de matéria-prima possui elevado teor de açúcares fermentescíveis em sua composição. Porém, esses não se encontram diretamente disponíveis, sendo necessárias etapas adicionais para sua obtenção. Este trabalho teve como objetivo a otimização da etapa de pré-tratamento da palha de cana-de-açúcar, por meio de um delineamento experimental 2 2 com três repetições no ponto central. As variáveis de estudo foram: a razão palha/água (m/v) na etapa de pré-tratamento hidrotérmico e a temperatura reacional do pré-tratamento alcalino sequencial ao hidrotérmico. O estudo mostrou que a deslignificação não promoveu melhora significativa na conversão da celulose em glicose na hidrólise enzimática, o que não justifica a realização dessa etapa adicional, nas condições avaliadas. Já o pré-tratamento hidrotérmico apresentou bons resultados, alcançando na etapa de hidrólise conversões superiores a 85%, em especial para as razões palha/água 1:6,7 e 1:20 (m/v).Palavras-chave: palha de cana-de-açúcar, otimização, pré-tratamento sequencial, pré-tratamento hidrotérmico, bioetanolThe commitment to meeting the needs of the present without compromising the ability to meet the needs of future generations makes the diversification of the Brazilian and the global energy matrix a compulsory factor. Thus, the use of lignocellulosic biomass to obtain cleaner fuels from an environmental point of view is widely discussed today. Fuel ethanol has been obtained from alternative energy sources, as lignocellulosic biomass. This type of biomass has high content of fermentable sugars. However, these sugars were not directly available, which need to include additional steps in the process to achieve this goal. This study aims to carry out an operational parameters optimization in the sugarcane straw pretreatment through a 2 2 experimental design with three replications at the central point. The study variables were: straw-water ratio (m/v) in the hydrothermal pretreatment and the temperature reaction in the alkaline pretreatment, sequential to hydrothermal. The study reveals that the delignification did not promote significant improvements in glucose conversion during the enzymatic hydrolysis. Thus, this addition step was not justified, under the evaluated conditions. Furthermore, the hydrothermal pretreatment showed good results reaching conversions higher than 85% in the hydrolysis step, in particular for the straw-water ratios 1:6.7 and 1:20 (m/v).

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Combined process system for the production of bioethanol from sugarcane straw

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Pré-tratamento hidrotérmico de resíduos do milho visando à produção de etanol de segunda geração

Pré-tratamento hidrotérmico de resíduos do milho visando à produção de etanol de segunda geração

Lipophilic phytochemicals from sugarcane bagasse and straw

Otimização de parâmetros operacionais do pré-tratamento da palha de cana-de-açúcar

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