Innovation in Biorefineries I. Production of Second Generation Ethanol from Elephant Grass (Pennisetum purpureum) and Sugarcane Bagasse (Saccharum officinarum)

Abstract

Abstract:In this first part of our work about innovation in biorefineries, the biomass is previously treated to separate cellulose from other components of the vegetal biomass, followed by acid hydrolysis to produce glucose, which is then fermented to produce second generation (2G) ethanol. The unwanted biomass generated in this first stage will be submitted to pyrolysis to produce biochar, bio-oil, and biogas in a subsequent bio-refinery procedure. In this work, elephant grass (Pennisetum purpureum) and sugarcane bagasse (Saccharum officinarum) were subjected to acid hydrolysis, under atmospheric pressure, as an example of the initial part of the process. Higher cellulose yield was obtained for sugarcane bagasse than for elephant grass, with values of 45 % and 32 %, respectively. In evaluation of the sugar produced, the two grasses showed values of approximately 13 g/100 g of dry biomass. In terms of the 2G ethanol obtained, sugarcane bagasse presented a yield of 96 L.t -1 of dry biomass, while the elephant grass yielded 79 L.t -1. Despite the fact that sugarcane bagasse showed a higher 2G ethanol production potential, elephant grass is a good alternative, due to its adaptability and capacity to grow in various climates and under adverse soil conditions. Keywords: Biorefineries; elephant grass; sugarcane bagasse; 2G ethanol; acid hydrolysis. ResumoNesta primeira parte do nosso trabalho sobre inovação em biorrefinarias, a biomassa é previamente tratada para separar a celulose de outros componentes da biomassa vegetal, seguida de hidrólise ácida para produzir glicose, a qual é fermentada para produzir etanol de segunda geração (2G). A biomassa residual gerada nesta primeira será submetida à pirólise para produzir biochar, bio-óleo, e biogás em um procedimento subsequente de biorrefinaria. Neste trabalho, capim-elefante (Pennisetum purpureum) e bagaço de cana (Saccharum officinarum) foram submetidos à hidrólise ácida, sob pressão atmosférica, como um exemplo da parte inicial do processo. O maior rendimento de celulose foi obtido para o bagaço de cana do que para o capim-elefante, com valores de 45 % e 32 %, respectivamente. Na avaliação do açúcar produzido, as duas gramíneas mostraram valores de cerca 13 g/100 g de biomassa seca. Em termos do etanol 2G obtido, o bagaço de cana apresentou um rendimento de 96 L.t -1 de biomassa seca, enquanto o capim-elefante rendeu 79 L.t -1. Apesar do fato de que o bagaço de cana apresentar maior potencial de produção 2G etanol, o capim-elefante não deixa de ser uma boa alternativa, devido à sua adaptabilidade e capacidade de crescer em vários climas e sob condições adversas de solo.Palavras-chave: Biorrefinarias; capim elefante; bagaço de cana; etanol 2G; hidrólise ácida.

Pré-tratamento hidrotérmico alcalino e alcalino-oxidativo sobre os teores de celulose e lignina em biomassa de capim elefante BRS Capiaçu

“…Como matéria-prima, o capim elefante (Pennisetum purpureum Schum.) pode ser considerado uma fonte renovável promissora para a produção de etanol de segunda geração, tendo uma alta produtividade em relação à cana-de-açúcar, dado sua produtividade média de 30 t ha -1 ano -1 de matéria seca, além disso, a biomassa pode ser cultivada em diferentes tipos de solo, incluindo aqueles pobres, que não são adequados para a produção de alimentos (Grasel et al, 2017;Scholl et al, 2015).…”

Application of Thermodynamic Property Exergy in the Evaluation of a Processes of Production of Lignocellulosic Ethanol: A Review

“…Exergia associada aos diferenciais de pressão ou temperatura para uma substância pura. Exergia química 9,10…”

“…: bagaço de cana-deaçúcar, palha e capim-elefante) para a produção de etanol 2G, em substituição aos recursos alimentícios. [9][10][11][12][13][14] A conversão bioquímica de matériasprimas lignocelulósicas em etanol 2G consiste em três etapas principais: pré-tratamento, hidrólise enzimática e fermentação. No entanto, a maioria das tecnologias propostas esbarra em dificuldades técnicas ou econômicas.…”

Study of Cyperus esculentus Acid Hydrolysis for Ethanol Production

“…[2][3][4][5] No entanto, esta elevação na produção tem como consequência a competição na cadeia alimentar, atribuída pelo aumento dos preços das matérias-primas que são utilizadas para as duas funções. 6 Uma alternativa para produzir etanol sem interferir no valor comercial dos alimentos é utilizar como matéria-prima os tubérculos da planta Cyperus esculentus (Ce).…”