SO2-catalyzed steam pretreatment and fermentation of enzymatically hydrolyzed sugarcane bagasse

Carrasco, Cristhian; Baudel, Henrique Macedo; Sendelius, Johan; Modig, Tobias; Roslander, Christian; Galbe, Mats; Hahn‐Hägerdal, Bärbel; Zacchi, Guido; Lidén, Gunnar

doi:10.1016/j.enzmictec.2009.10.016

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“…Em geral, esta composição química mostrou-se semelhante à relatada em outros trabalhos disponíveis na literatura, onde a análise quantitativa do bagaço também foi expressa em relação à matéria seca livre de extraíveis. 2,20 A Tabela 1 apresenta a influência das principais variáveis do processo sobre a recuperação das frações insolúvel (BEV-IA) e solúvel (BEV-SA) em água, abordando tanto os efeitos principais (temperatura, tempo e umidade) quanto os decorrentes de interações secundárias e terciárias entre estas variáveis. A partir destes valores, e levando-se em consideração a estimativa do desvio padrão experimental associado à quadruplicata do ponto central (DP), foi possível observar que nenhuma variável influenciou de maneira estatisticamente significativa a recuperação das frações solúvel (BEV-SA) e insolúvel (BEV-IA).…”

Section: Resultsunclassified

“…Enquanto as tecnologias de primeira geração estão baseadas na fermentação alcoólica dos carboidratos presentes, por exemplo, no caldo de cana-de-açúcar (modelo brasileiro) ou em hidrolisados enzimáticos do amido de milho (modelo norte-americano), as tecnologias de segunda geração utilizam resíduos agrícolas e agroindustriais para este mesmo fim. [1][2][3] Neste caso, o processo fermentativo é baseado nos carboidratos liberados da biomassa vegetal por hidrólise da celulose e das hemiceluloses. 4 A produção de etanol a partir de resíduos agroindustriais representa uma das mais importantes alternativas à consolidação de um modelo sustentável para a produção de combustíveis renováveis.…”

Section: Introductionunclassified

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Efeito do teor de umidade sobre o pré-tratamento a vapor e a hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar

Pitarelo¹,

Silva²,

Peralta-Zamora³

et al. 2012

Quím. Nova

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Recebido em 11/8/11; aceito em 13/4/12; publicado na web em 20/7/2012 EFFECT OF MOISTURE CONTENT IN THE STEAM TREATMENT AND ENZYMATIC HYDROLYSIS OF SUGARCANE BAGASSE. The effect of moisture content in the steam treatment and enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse was evaluated. Steam treatment was perfomed at 195-210 ºC for 4-8 min using cane bagasse with moisture contents in the range 16-100 wt% (dry basis). Increased moisture contents not only had a positive influence in recovery of main cane biomass components but also resulted in better substrates for enzymatic hydrolysis. As a result, drying is not required for optimal pretreatment and enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse, which can be processed into second generation ethanol immediately after crushing and hot water washing.Keywords: sugarcane bagasse; steam explosion; moisture content. INTRODUÇÃOO etanol é um dos principais combustíveis renováveis da atualidade e seu uso em grande escala contribui diretamente para a redução do uso extensivo de combustíveis fósseis no setor automotivo. Sua produção pode ser obtida a partir de diferentes matérias-primas e por diferentes tecnologias de conversão, que podem ser de primeira ou de segunda geração. Enquanto as tecnologias de primeira geração estão baseadas na fermentação alcoólica dos carboidratos presentes, por exemplo, no caldo de cana-de-açúcar (modelo brasileiro) ou em hidrolisados enzimáticos do amido de milho (modelo norte-americano), as tecnologias de segunda geração utilizam resíduos agrícolas e agroindustriais para este mesmo fim. 1-3 Neste caso, o processo fermentativo é baseado nos carboidratos liberados da biomassa vegetal por hidrólise da celulose e das hemiceluloses. 4 A produção de etanol a partir de resíduos agroindustriais representa uma das mais importantes alternativas à consolidação de um modelo sustentável para a produção de combustíveis renováveis. 5,6 Por esta razão, diferentes tecnologias de pré-tratamento, sacarificação (ou hidrólise) e fermentação vêm sendo estudadas em todo mundo para demonstrar a viabilidade comercial deste processo. 3,4,[7][8][9] Neste sentido, a maior parte destes estudos está orientada ao aumento da acessibilidade química da celulose, buscando reduzir a quantidade de enzima necessária para a conversão dos polissacarídeos em açúcares fermentescíveis. 7,10,11 A explosão a vapor tem sido proposta como um dos métodos mais promissores para separar os principais constituintes da biomassa vegetal e aumentar a sua susceptibilidade à bioconversão. 8,[12][13][14][15][16] Este processo, que atua tanto química como fisicamente na estrutura do material lignocelulósico, está baseado no contato direto da biomassa com vapor saturado à alta pressão por um determinado tempo de residência no reator, seguido de descompressão rápida à condição atmosférica (explosão). Ao longo deste processo, as ligações quími-cas que mantêm os componentes macromoleculares da fitobiomassa fortemente associados são em parte quebradas, de forma que, no momento da descompressão, o material é desfibr...

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Section: Resultsunclassified

Section: Introductionunclassified

Efeito do teor de umidade sobre o pré-tratamento a vapor e a hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar

Pitarelo¹,

Silva²,

Peralta-Zamora³

et al. 2012

Quím. Nova

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“…When this procedure was used for sugarcane bagasse, it allowed for the recovery of 57% of hemicellulose-derived sugars and minimal amounts of sugar-degradation compounds were formed. The overall highest sugar yield achieved from the bagasse cellulose enzymatic hydrolysis was 87% [43]. There are several reports on the use of steam pretreatment associated with rapid decompression as a pretreatment for several biomass types.…”

Section: Steam Pretreatmentmentioning

confidence: 99%

Sugarcane and Woody Biomass Pretreatments for Ethanol Production

Silva¹,

Teixeira²,

Moutta³

et al. 2013

Sustainable Degradation of Lignocellulosic Biomass - Techniques, Applications and Commercialization

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“…Steam explosion is one of the most widely used pretreatment method for cellulosic ethanol production [14][15][16]. This method increases the accessibility of cellulose by deconstructing the associative structure of the plant cell wall, causing an increase in the substrate surface area and pore volume.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Production of cellulosic ethanol from steam-exploded Eucalyptus urograndis and sugarcane bagasse at high total solids and low enzyme loadings

Chiarello

Ramos

Neves

et al. 2016

Sustain Chem Process

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Cellulosic ethanol is one of the most important biotechnological products to mitigate the consumption of fossil fuels and to increase the use of renewable resources for fuels and chemicals. By performing this process at high total solids (TS) and low enzyme loadings (EL), one can achieve significant improvements in the overall cellulosic ethanol production process. In this work, steam-exploded materials were obtained from Eucalyptus urograndis chips and sugarcane bagasse to be subsequently used for enzymatic hydrolysis at high TS (20 wt%) and relatively low EL (13.3 FPU g −1 TS of Cellic CTec3 from Novozymes). Also, the fermentability of their corresponding hydrolysates was tested using an industrial strain of Saccharomyces cerevisiae (Thermosacc Dry from Lallemand). Enzymatic hydrolysis of steam-treated E. urograndis reached 125 g L −1 of glucose in 72 h, while steam-treated bagasse gave yields 25 % lower. Both substrate hydrolysates were easily converted to ethanol, giving yields above 25 g L −1 and productivities of 2.3 g L −1 h −1 for eucalypt and 2.2 g L −1 h −1 for bagasse after only 12 h of fermentation. Under the conditions used in this study, sugarcane bagasse glucans showed the potential to boost the ethanol production from sugarcane culms by 31 %, from the 80 L t −1 of first generation to a total production of 105 L t −1. On the other hand, E. urograndis plantations are able to achieve cellulosic ethanol productivities of 2832.2 L ha −1 year −1 , which was 57.8 % higher than the projected value of 1794.5 L ha −1 year −1 that was obtained for sugarcane bagasse.

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SO2-catalyzed steam pretreatment and fermentation of enzymatically hydrolyzed sugarcane bagasse

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Efeito do teor de umidade sobre o pré-tratamento a vapor e a hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar

Efeito do teor de umidade sobre o pré-tratamento a vapor e a hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar

Sugarcane and Woody Biomass Pretreatments for Ethanol Production

Production of cellulosic ethanol from steam-exploded Eucalyptus urograndis and sugarcane bagasse at high total solids and low enzyme loadings

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