Detalhes bibliográficos
| Ano de defesa: |
2023 |
| Autor(a) principal: |
Gomes, Márcia Andréa
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| Orientador(a): |
Albuquerque, Elaine Christine de Magalhães Cabral
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| Banca de defesa: |
Cruz, Antônio José Gonçalves da
,
Ferreira, Andrea Lopes de Oliveira
,
SILVA, Carlos Eduardo de Farias
,
Rocha, Martha Suzana Rodrigues dos Santos
,
Almeida, . Renata Maria Rosas Garcia
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| Tipo de documento: |
Tese
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| Tipo de acesso: |
Acesso aberto |
| Idioma: |
por |
| Instituição de defesa: |
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
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| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI)
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| Departamento: |
Escola Politécnica
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| País: |
Brasil
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| Palavras-chave em Português: |
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| Área do conhecimento CNPq: |
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| Link de acesso: |
https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37263
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Resumo: |
O emprego da biomassa lignocelulósica para a produção de etanol de segunda geração, como por exemplo, a casca do coco verde, implica no desenvolvimento e aperfeiçoamento das etapas de conversão da biomassa em açúcares e estes em etanol via fermentação. Assim, a execução da etapa de pré-tratamento, responsável por romper a matriz lignocelulósica deixando-a acessível ao ataque enzimático na etapa de hidrólise, é necessária. Com os monômeros disponíveis (principalmente xilose e glicose), a levedura os converte em etanol, na etapa de fermentação. Dessa forma, esse trabalho visou o estudo das condições de sacarificação e de fermentação, utilizando os resíduos do cultivo de coco como biomassa, com o objetivo de avaliar as melhores condições de sacarificação e fermentação para produção de E2G. Inicialmente realizou-se o pré-tratamento hidrotérmico (PTH) em reator tipo PARR utilizando-se 15% (m/v) de sólidos, a 195°C, 10 min e 200 rpm. Em paralelo realizou-se um planejamento experimental para o pré-tratamento ácido (PTA) (fatores: concentração 1 e 2% de H2SO4 e temperatura de 100 e 120°C) visando a otimização das condições operacionais de pré-tratamento. Em função da concentração de glicose as condições de 1% (v/v) H2SO4 a 100 °C para casca de coco verde (CCV), 2% (v/v) H2SO4 a 120 °C para os folíolos da folha de coqueiro (FFC) e 2% (v/v) H2SO4 a 100°C para a raque da folha do coqueiro (RFC) seguiram para a hidrólise enzimática, empregando-se 7,5% (m/v) de sólidos e 20 FPU/gbiomassa seca de Cellic Ctec2 (58 FPU/mL), suplementada com 10 % de Cellic Htec (7326 IU/mL), em relação o volume de Cellic Ctec2. Após 72h de reação, as concentrações de glicose atingiram 31,85 e 19,07 g/L para a hidrólise de CCV submetida para PTH e PTA, respectivamente. Com relação ao comportamento dos FFC na hidrólise, 21,31 e 13,65 g/L de concentração de glicose foram alcançados quando esta biomassa foi submetida ao PTH e PTA, respectivamente. Para RFC, obteve-se 45,39 e 21,01 g/L de glicose, após PTH e PTA, respectivamente. Esses resultados mostraram que a hidrólise enzimática usando pré-tratamento hidrotérmico foi mais eficiente do que os resultados obtidos para as biomassas ácidas pré-tratadas. Logo, todas as amostras seguiram para a fermentação com a levedura Kluyveromyces marxianus a 37°C/24 h. Nessa etapa foi possível verificar que praticamente toda glicose e xilose foram consumidas pela levedura. No entanto, o rendimento em etanol atingiu valores entre 47 e 80%, indicando possíveis problemas de natureza tóxica, ou seja, a produção de compostos secundários, como o ácido acético, furfural e 5-hidroximetilfurfural (HMF). Um estudo preliminar foi realizado para aumentar a eficiência de fermentação no hidrolisado de bagaço de cana, biomassa bastante estudada para esse fim, e submetido aos pré-tratamentos hidrotérmico (195 ºC, usando 200 rpm por 10 min) e ácido (0,5% (v/v) de ácido sulfúrico a 121ºC por 15 min), e em ambos, a carga de sólidos de (10% m/v). A hidrólise enzimática do material pré-tratado foi realizada utilizado o complexo enzimático CellicCtec® (60 FPU/gbiomassa seca, tampão citrato a 50 mM e pH 4,8) a 50ºC usando 150 rpm por 72h. Antes do processo de detoxificação, realizou-se um planejamento experimental com a levedura Saccharomyces cerevisiae para verificar se os compostos furfural (1 e 4g.L-1), ácido acético (1 e 5% v/v) e massa da levedura (0,2 e 1% m/v) exerciam significativa inibição na espécie testada. A presença de furfural e ácido acético exibiu forte influência na espécie considerada, chegando a prejudicar em mais de 90% o consumo de açúcares no meio. O processo de detoxificação avaliou a concentração através de um planejamento experimental com carvão ativado (1, 3 e 5% m/v) e o tempo do processo (30, 45 e 60 min) a 30 ºC, 150 rpm. A detoxificação aumentou em 13% a eficiência de fermentação para o hidrolisado obtido hidrotermicamente, enquanto que para o ácido não houve diferença significativa. Dessa forma, foi possível concluir que o estudo das condições de processo possibilitou o aumento da produção de etanol comparado aos valores já relatados em estudos anteriores com a casca do coco verde. Identificou-se a potencialidade da folha do coqueiro para produção de etanol de segunda geração, e verificou-se que as condições de detoxificação podem ser adaptadas as biomassas do cultivo de coco para aumentar a eficiência e tornar os resultados factíveis à produção industrial. |
