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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/15971| Tipo: | TCC |
| Título: | Pré-tratamento alcalino e hidrólise enzimática da palha de cana-de-açúcar. |
| Autor(es): | Silva Junior , Ivanildo Jacinto da |
| Primeiro Orientador: | Vasconcelos, Solange Maria de |
| Resumo: | As razões para o interesse pelos biocombustíveis variam de um país para outro, mediante os benefícios ambientais, sociais e econômicos, tornando-se paulatinamente enfatizadas ao longo do tempo. O Brasil é um dos países com maior potencial tecnológico para produção de biocombustíveis. Atualmente, o etanol apresenta uma grande demanda comercial, porém o país vem enfrentando um crescente déficit na oferta de etanol combustível. No sentido de sanar a sobreposição da demanda sobre a oferta do etanol brasileiro no mercado, pesquisas orientadas para o aproveitamento da biomassa lignocelulósica surgem como uma segunda forma de geração de etanol. O processo difere da forma convencional apenas na separação das frações da biomassa lignocelulósica (lignina, hemicelulose e celulose) através de etapas adicionais denominadas de pré-tratamento e hidrólise. Resíduos lignocelulósicos, como a palha de cana-de-açúcar, podem ser utilizados para produção de etanol de segunda geração. O presente trabalho teve como principal objetivo o estudo do pré-tratamento de palha de cana-de-açúcar com hidróxido de sódio, em diferentes concentrações e diferentes tempos de aplicação, de forma a encontrar as melhores condições em termos de solubilização de componentes macromoleculares que, por sua vez, favoreçam o acesso das enzimas à celulose, na etapa de hidrólise enzimática. O trabalho foi realizado em três etapas principais. Primeiramente, a palha foi peneirada, lavada, seca e triturada para obtenção de uma amostra homogênea de granulometria de 20 mesh. Na segunda etapa, a palha foi submetida a um pré-tratamento realizado conforme um planejamento experimental 22, cujas variáveis estudadas foram a concentração de NaOH (1 – 4%, m/v) e tempo (10 – 30 min). Todos os ensaios de pré-tratamento foram realizados em autoclave a 121 ºC, mantendo uma carga de sólidos de 10% (m/v). A eficiência dos pré-tratamentos foi verificada prioritariamente pela determinação da solubilização de componentes macromoleculares e pela liberação de açúcares redutores na etapa subsequente de hidrólise enzimática. Na terceira etapa, as frações sólidas de palha obtidas em cada pré-tratamento foram submetidas à hidrólise enzimática, em duplicata, a 50 ºC, pH 4,8 (tampão citrato de sódio), sob agitação constante de 150 rpm em shaker agitador, utilizando-se uma enzima do Complexo Celulase (Novozymes) aplicando-se uma carga enzimática de 15 FPU/gpalha, durante 72 horas. Os pré-tratamentos com NaOH 4% (m/v), durante 10 e 30 minutos, apresentaram a maior solubilização de componentes macromoleculares, sendo de 55,06 e 56,54%, respectivamente. Em relação à liberação de açúcares redutores, após a etapa de hidrólise enzimática, estes variaram de 7,19 a 19,33 g/L, sendo as maiores concentrações de 15, 61 e 19,33 g/L, para os tempos de pré-tratamento de 10 e 30 minutos, respectivamente é concentração de NaOH 4% (m/v), que se referem às condições mais severas aplicadas no presente estudo. Os resultados foram analisados estatisticamente através do software Statistica 10.0. Os modelos codificados para a solubilização dos componentes macromoleculares (Scm) a açúcares redutores liberados na hidrólise enzimática (ARHE), foram significativos a 95% de confiança. Evidenciando que, o pré-tratamento alcalino e hidrolise enzimática, mostram-se alternativas elencáveis para geração de etanol através da palha de cana-de-açúcar. |
| Abstract: | The reasons for the interest in biofuels vary among the different countries due its environmental, social and economic benefits, being its use gradually emphasized nowadays. Brazil is one of the countries with the greatest technological potential for the production of biofuels. Currently, ethanol has a high commercial demand, but the country has been facing a growing deficit in the supply of this fuel. In order to fix the problem of the demand on the supply of Brazilian ethanol in the market, researches on the use of lignocellulosic biomass appears as an alternative for the second ethanol generation. The difference of the conventional process is only the separation of the lignocellulosic biomass fractions (lignin, hemicellulose and cellulose) followed by additional steps as pretreatment and hydrolysis. Lignocellulosic residues, such as sugarcane straw, can be used to produce second generation ethanol. The main goal of this work was the study of the pretreatment of sugarcane straw with sodium hydroxide, in different concentrations and different application times, in order to find the best conditions regarding the solubilization of the macromolecular components that may favor the access of the enzymes to the cellulose, in the stage of enzymatic hydrolysis. The work was carried out in three main steps. Firstly, the straw was sieved, washed and dried in order to obtain a homogeneous sample of 20 mesh. In the second stage, the straw was subjected to a pretreatment according to an experimental planning, named 22, whose main variables studied were NaOH concentration (1 - 4%, w/v) and the time of application (10-30 min). All pretreatment tests were carried in autoclave at 121 ° C, keeping a solid feed in 10% (w/v). The efficiency of the pretreatments was verified first of all, by the determination of the solubilization of the macromolecular components and followed by the release of the reducing sugars in the enzymatic hydrolysis step. In the third part of this work, the solid straw fractions, obtained in each pretreatment, were submitted to enzymatic hydrolysis, in duplicate, at 50 ºC, and pH 4.8 (buffer solution of sodium citrate), under constant stirring of 150 rpm, applying then a load of 15 FPU/gstraw of an enzyme from the Cellulase Complex (Novozymes), during 72 hours. The pretreatment with NaOH 4% (w/v), during 10 and 30 minutes, presented the highest solubilization of macromolecular components, 55.06 and 56.54%, respectively. Regarding the release of reducing sugars, after the step of enzymatic hydrolysis, values were obtained from 7.19 to 19.33 g/L, among the highest concentrations of 15, 61 and 19.33 g/L, and application times of 10 and 30 minutes, respectively, under 4% NaOH concentration (w/v). Those conditions were the most severe ones applied in this study. The results were statistically analyzed using the software Statistica 10.0. The coded models for the solubilization of the macromolecular components (Scm) to the reducing sugars released in the enzymatic hydrolysis (ARHE) were significant, presenting 95% confidence. Therefore, there is evidence that alkaline pretreatment and enzymatic hydrolysis are alternatives to ethanol production from sugarcane straw. |
| Palavras-chave: | Palha de cana-de-açúcar hidróxido de sódio hidrólise enzimática. |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
| Sigla da Instituição: | UFPB |
| Departamento: | Tecnologia Sucroalcooleira |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
| URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/15971 |
| Data do documento: | 11-Nov-2018 |
| Aparece nas coleções: | CTDR - TCC - Tecnologia em Produção Sucroalcooleira |
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