Produção de enzimas lignocelulolíticas e de bioetanol a partir de resíduos da palha de carnaúba (Copernicia prunifera) pré-tratados

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Silva, Francinaldo Leite da
• Orientador(a): Santos, Everaldo Silvino dos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Carnaúba; Pré-tratamentos; Enzimas celulases; Lignocelulose; SSF; Hidrólise enzimática
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS: BIOTECNOLOGIA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24948

Nativa do Brasil, a Carnaúba (Copernicia prunifera) tem sido utilizada para diversos fins, incluindo a produção de cera a partir de suas folhas, cujo processo gera uma quantidade considerável de resíduo, o qual se caracteriza como uma fibra rica em celulose e, portanto, com um potencial para uso como fonte de carbono para a produção de enzimas celulolíticas e etanol. A estrutura química desse material apresenta a celulose ligada a componentes estruturalmente complexos, como a hemicelulose e a lignina, o que dificulta a produção das celulases por fungos filamentosos, bem como, a sua hidrólise enzimática, sendo imprescindível a utilização de um pré-tratamento para a viabilização desses processos. O presente estudo avaliou o efeito de diferentes pré-tratamentos na palha de carnaúba para a produção de enzimas lignocelulolíticas e para a hidrólise enzimática com vistas à produção de etanol celulósico por meio dos conceitos de biorrefinaria e microdestilaria. Na primeira etapa deste trabalho, o resíduo da palha de carnaúba foi submetido aos pré-tratamentos hidrotérmico (HT), alcalino (AL), ácido alcalino (AA) e peróxido de hidrogênio alcalino (A-HP). Os resíduos pré-tratados e não tratado foram caracterizados quimicamente conforme o protocolo da National Renewable Energy Laboratory (NREL) e, fisicamente, por meio das análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raio X (DRX) e Espectroscopia de Infravermelho Transformada de Fourier (FTIR). Uma parte de cada resíduo foi utilizada para produção de enzimas por meio de Fermentação em Estado Sólido (FES), utilizando o fungo Trichoderma reesei CCT-2768. As atividades FPAse, CMCase, β-glicosidase e xilanase dos extratos foram estimadas e a produção posteriormente otimizada. A outra parte dos resíduos foi submetida à Sacarificação e Simultânea Fermentação (SSF) com enzimas comerciais, utilizando as leveduras Saccharomyces cerevisiae UFLA CA11, Saccharomyces cerevisiae CAT-1 e Kluyveromyces marxianus ATCC-36907. Os resultados dos pré-tratamentos AL, AA e A-HP se destacaram em termos de remoção de lignina, segundo as análises química e física dos resíduos. Os estudos evidenciaram que o pré-tratamento da palha da carnaúba com A-HP possui maior capacidade de indução da produção de enzimas lignocelulolíticas ao se comparar com outros resíduos lignocelulósicos, como coco, caju e cana-de-açúcar, pré-tratados pelo mesmo método. A otimização da produção de enzimas lignocelulolíticas permitiu a produção de um extrato enzimático com atividade FPase de 2,4 U/g e xilanases de 172 U/g. A aplicação do extrato enzimático na hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado mostrou eficiência de 86,96%. A hidrólise enzimática, com enzimas comerciais, do resíduo da carnaúba submetido ao pré-tratamento AL, apresentou a maior conversão de açúcares (64,43%) e, ao ser submetido à SSF, produziu 7,53 g/L de etanol, usando Kluyveromyces marxianus ATCC-36907 cultivada a 45 °C. Os resultados evidenciam, portanto, o potencial biotecnológico do resíduo da carnaúba para a produção de enzimas celulolíticas e na obtenção de bioetanol em um arranjo de biorrefinaria e microdestilaria.