Produção de etanol celulósico sob elevadas concentrações de polímeros à base de óxido de etileno - Nogueira, Cleitiane da Costa (2021)
A conversão de resíduos agroindustriais como a casca de coco verde (CCV) e o sabugo de milho (SM) em etanol é uma alternativa promissora para o Brasil superar impasses industriais, econômicos e ambientais. Entretanto, a produção de etanol celulósico requer um aperfeiçoamento de suas principais etapas: o pré-tratamento, a hidrólise enzimática e a fermentação. Para isso, as pesquisas têm mostrado muitas possibilidades. Dentre elas, destacase o uso de polímeros como o polietileno glicol (PEG) e seus derivados como coadjuvantes nessas etapas, visto que, além de auxiliar beneficamente o pré-tratamento da biomassa, eles têm favorecido a atividade enzimática e aumentado a viabilidade e tolerância celular em meio fermentativo com inibidores. Assim, este trabalho avaliou como os tipos de polímeros e suas concentrações podem influenciar o desempenho de cada etapa. Para isso, utilizaram-se as biomassas CCV e SM (não tratada e pré-tratada em condições hidrotérmica, ácida e alcalina) e SigmaCell celulose, leveduras (Saccharomyces cerevisiae CAT-1 e Kluyveromyces marxianus) e polímeros (Triton X-100, Tween 80, PEG 400 a 4000 e EOPO 5800) em diferentes concentrações durante as etapas estudadas. Ainda, foram propostas estratégias fermentativas para integrar essas etapas com uso dos polímeros. Nas fermentações em meio inibitório, os polímeros polietilenoglicol (PEG) e etileno óxido-propileno óxido (EOPO) agiram como desintoxicantes, mantendo a viabilidade celular e a produção de etanol semelhante ao controle sem inibidor e polímero. Esse comportamento foi diretamente relacionado com a concentração do polímero até os valores 175 e 100 g.L-1 para o PEG 4000 e EOPO 5800, respectivamente. Na hidrólise enzimática simulada, o PEG e o EOPO aumentaram a atividade celulolítica e a liberação de açúcares fermentescíveis em ambiente rico em lignina. O PEG 400 permitiu utilizar os açúcares presentes no licor do pré-tratamento hidrotérmico pressurizado na sacarificação e fermentação simultâneas (SFS) com sucesso, aumentando o título etanólico de 6,43 g.L-1 (controle sem PEG) para 7,87 g.L-1. Em ambiente ácido, o PEG aumentou a deslignificação do sabugo durante o pré-tratamento. Entretanto, o efeito dos polímeros foi mais pronunciado com a CCV nas etapas subsequentes de hidrólise e fermentação, provavelmente devido ao alto teor de lignina dessa biomassa. Os resultados de SFS com licor e PEG 4000 para a CCV pré-tratada ácida e hidrotérmica foram respectivamente 8,8±0,8 g.L-1 e 9,3±1,2 g.L-1 de etanol, mas esses valores foram superados quando utilizado o coco não tratado (9,7±0,5 g.L-1). A SFS em batelada da CCV não tratada atingiu 89,8% de rendimento mássico de etanol, utilizando 175 g.L-1 de PEG 4000, 20 FPU.g-1 e 108 celúlas.mL-1 de S. cerevisiae CAT-1. A adição de PEG possibilitou operar a SFS em batelada alimentada utilizando até 30% (m/m) de carga de sólidos, 13,3 FPU.g-1 de carga enzimática e 1x108 celúlas.mL-1 de S. cerevisiae CAT-1, produzindo 35,1 g.L-1 de etanol em 48 h. Portanto, os resultados indicaram que o PEG em elevadas concentrações é uma alternativa para facilitar o processamento da CCV na indústria do etanol celulósico.