Otimização do pré-tratamento com peróxido de hidrogênio alcalino a alta concentração de sólidos para a hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar

Abstract

No presente trabalho o desempenho do pré-tratamento de bagaço de cana-de-açúcar com alta concentração de sólidos utilizando peróxido de hidrogênio alcalino foi avaliado. O objetivo foi aumentar a concentração de sólidos no pré-tratamento em relação a trabalhos anteriores (RABELO, 2007;GARCIA, 2009). Inicialmente um planejamento fatorial 2 3 foi realizado para avaliar a influência da temperatura (°C) e concentração de peróxido de hidrogênio alcalino (% v/v) no prétratamento, assim como da concentração de celulase (FPU/g bagaço) usada na hidrólise, na concentração de glicose obtida após a hidrólise enzimática. Este planejamento resultou em um modelo linear, que foi usado para determinar o caminho de máxima inclinação, seguindo o procedimento descrito por BARROS NETO el al. (2001). Novos experimentos foram realizados, determinando-se a vizinhança do ponto ótimo e, finalmente, um planejamento em estrela foi realizado em torno desta região, determinando-se as condições de pré-tratamento que resultam em concentração máxima de glicose após hidrólise (0,4014 g glicose/ g de bagaço bruto) quando o prétratamento foi realizado com 15% de sólidos e a hidrólise com 3% de sólidos. Este valor corresponde ao rendimento de 95,38% em glicose, obtido realizando-se o pré-tratamento por 1 hora, a 65ºC e concentração de peróxido de 8% v/v em pH de 11,5 e a etapa de hidrólise com concentração de celulase de 15 FPU/g e de β-glicosidase de 25 CBU/g. Concentração de glicose de 0,3846±0,0014 g glicose/ g de bagaço bruto, correspondente a rendimento de 90,87±0,33% em glicose, foi obtida realizando-se o pré-tratamento a 55ºC e com 7% v/v de peróxido de hidrogênio alcalino, na mesma concentração de sólidos e tempo de pré-tratamento e considerando as mesmas condições de hidrólise. Esta concentração de peróxido corresponde a 0.47 mL de peróxido/ g de bagaço ou 0.69 g de peróxido/g bagaço, concentração bastante menor do que a usada nos trabalhos anteriores, que era superior a 2g de peróxido/g bagaço.

Comparative study of the efficiency of pretreatment with alkaline hydrogen peroxide in pineapple bagasse in different granulometries submitted to acid and enzymatic saccharification

“…The ash and moisture contents were tested according to the Instituto Adolfo Lutz (Adolfo Lutz Institute) (1976) methodology. The soluble and insoluble lignin contents were quantified using a methodology preconized by IUPAC as described by Oliveira (2012). The cellulose and hemicellulose contents were determined by methodology described by Browning (1967).…”

“…The carrier solvent was deionized water with a pump flow of 0.5 mL/min. The oven temperature was 80°C and the injection volume 20µL (OLIVEIRA, 2012). All the analysis were done in triplicates.…”

“…According to Oliveira (2012), the main collateral effect from the exposure of lignocellulosic materials to hydrogen peroxide is cellulose loss. This will result in low process output.…”

“…According to Oliveira (2012), the main effect of exposing the lignocellulosic matrix to pretreatment agents for extended periods is cellulose loss, resulting in low output in the process. Although, this step is necessary to reduce cellulose's degree of crystallinity; dissociate the lignin-cellulose complex; increase biomass surface area; preserve pentoses maximizing the sugars output; and minimizing the generation of process inhibitors, in both saccharification and fermentation steps (Shen et al, 2011, Santos et al, 2018.…”

Biorrefinaria lignocelulósica empregando líquidos iônicos próticos para produção de etanol e lignina

“…É encontrada em proporções que variam desde 20% até 90% nas espécies. 48,49 A celulose tem como unidade repetitiva a celobiose, que consite em dímeros de glicose unidos por ligações do tipo β-D (1→4) glicosídicas. Essas ligações são caracterizadas pelas suas distâncias, pelos respectivos ângulos formados e pelos grupos hidroxila que estabelecem interações do tipo ligações de hidrogênio intra e intermoleculares.…”