Valorização de sabugo de milho: potencial para produção de etanol de segunda geração e uso de lignina residual da hidrólise enzimática como adsorvente de corante catiônico - Costa Filho, José Daladiê Barreto da (2021)
A conversão de materiais lignocelulósicos em açúcares fermentescíveis para produção de etanol tem sido uma alternativa promissora para aumentar a produção de biocombustíveis. Entretanto, a produção de etanol celulósico requer um aperfeiçoamento de suas principais etapas, entre elas o prétratamento, para isso, as pesquisas têm mostrado muitas possibilidades. O pré-tratamento oxidativo tem ganhando espaço na literatura na última década, entretanto os estudos com persulfato ainda são limitados. Diante desse contexto, o presente trabalho teve como principal objetivo investigar os efeitos dos pré-tratamentos oxidativo com persulfato de sódio termicamente ativado (Ox) e do organosolv com glicerol acidificado (Os) no sabugo de milho, assim como destinar as frações obtidas após cada etapa. Os efeitos na composição após os pré-tratamentos Os e Ox foram avaliados, assim como as combinações das estratégias em etapas sequenciadas (oxidação seguida de organosolv – OxOs; e organosolv seguido de oxidação - OsOx) e o efeito sinérgico em uma única etapa, tanto na presença de ácido sulfúrico (Oxs) quanto sem acidificação do meio (GP). Em termos composicionais, a combinação das técnicas em duas etapas (OxOs e OsOx), independentemente da ordem de realização, e em uma única etapa (Oxs) foram as responsáveis pelas maiores taxas de remoção de lignina (>65%) e hemicelulose (>52%). As fases fluídas à base de glicerol recuperadas, devido à natureza ácida (pH < 1), têm potencial para reciclo eficiente em novas etapas de pré-tratamento. As biomassas pré-tratadas e a não tratada (in natura) foram submetidas à hidrólise enzimática com carga de sólidos de 5 % (m/v) e carga enzimática de 10,0 FPU/g de biomassa durante 48 horas. Após a sacarificação, o hidrolisado foi separado para determinação da concentração de açúcares redutores e glicose. As maiores concentrações ( > 15 g/L) foram obtidas com OxOs, enquanto OsOx e Oxs apresentaram resultados estatisticamente iguais, portanto, os hidrolisados do Oxs (HOxs) e OxOs (HOxOs) foram aplicados na fermentação durante 72 horas com Saccharomyces cerevisiae PE-2, enquanto os resíduos sólidos (ROxs e ROxOs) foram destinados a ensaios de adsorção do corante catiônico azul de metileno (AM). O hidrolisado (HOs) e o sólido (ROs) do organosolv foram utilizados como controle nos experimentos a fim de avaliar o papel da oxidação. Uma rápida produção de etanol nas 12 horas iniciais de incubação foi atingida com os HOxs e HOxOs (~10 g/L). A caracterização composicional dos resíduos ROs, ROxs e ROxOs indicam a presença de polissacarídeos não digeridos durante a sacarificação, mas com composição maioritária de lignina (~75%), coerente com as análises termogravimétricas e de FTIR. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou a digestão severa da fibra do sabugo de milho nos três sólidos residuais, além de indícios do aumento da porosidade nos ROxs e ROxOs. Os ensaios cinéticos de adsorção revelaram uma rápida captura do AM nos minutos iniciais seguido de um decaimento lento após 30 minutos. A cinética que melhor se ajustou aos dados experimentais foi a do tipo pseudo-segunda ordem. A isoterma de Langmuir conseguiu representar satisfatoriamente os pontos de equilíbrio analisados após 24 horas de incubação (R² > 0,98). Em ambas as curvas (cinética e de equilíbrio), os resíduos das biomassas submetidas ao prétratamento oxidativo apresentaram maior eficiência na captura do AM, comportamento corroborado pela estimação das capacidades adsortivas máximas do ROs (149,33 mg/g), ROxs (172,10 mg/g) e ROxOs (187,50 mg/g). Portanto, pode-se concluir que a aplicação do organosolv com a oxidação por persulfato ativado por temperatura se mostrou uma técnica eficiente para a conversão celulósica na sacarificação e consequentemente na produção de etanol, assim como mostrou ter efeitos positivos na adsorção de substâncias catiônicas.