Monitoramento em tempo real da hidrólise enzimática do bagaço da casca de coco verde por espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS)

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Nascimento, Ruthinéia Jéssica Alves do
• Orientador(a): Macedo, Gorete Ribeiro de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Monitoramento; NIRS; Hidrólise enzimática; Etanol de 2ª geração
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21611

Este trabalho, em uma primeira etapa, investiga a aplicação da espectroscopia no infravermelho próximo para a caracterização qualitativa rápida da fibra da casca de coco verde e avalia o potencial deste material lignocelulósico para a produção de etanol de segunda geração. Em uma segunda etapa, os dados de espectroscopia no infravermelho próximo foram associados a métodos de pré-tratamento matemático de dados diferentes. Métodos de calibração multivariada foram investigados quanto ao seu potencial para o monitoramento em tempo real do processo de hidrólise enzimática da fibra da casca de coco verde. A fibra da casca de coco verde foi submetida a quatro tipos de pré-tratamentos físico-químicos: Pré-tratamento com ácido sulfúrico diluído (2% p/v), pré-tratamento com ácido fosfórico diluído (0,2% p/v), pré-tratamento alcalino (NaOH 0,5% p/v) e pré-tratamento hidrotérmico. Foram avaliadas as mudanças de morfologia, composição química e de índice de cristalinidade ocasionadas pelos pré-tratamentos físico-químicos utilizados. Também foram investigadas a influência dos pré-tratamentos nos rendimentos da hidrólise enzimática e no rendimento de etanol teórico deste processo. Mudanças nos teores de lignina, hemicelulose e celulose cristalina foram caracterizadas por métodos tradicionais, como MEV, DRX e utilizando um método analítico alternativo, a espectroscopia NIR, onde bons resultados foram obtidos. O pré-tratamento com ácido fosfórico diluído mostrou-se como o mais eficiente quando se visa à produção de bioetanol, resultando em 39,16% de rendimento de hidrólise enzimática e 83,68 L/t de fibra de rendimento de etanol teórico. Os modelos de calibração para o monitoramento foram construídos e otimizados pelo processo de validação cruzada e a capacidade preditiva destes foram analisadas pelo processo de validação externa. Os pré-tratamento matemáticos realizados nos dados espectrais foram a variação padrão normal (Standard normal variate-SNV), correção multiplicativa de luz (Multiplicative scatter correction-MSC) e suavização por media móvel (Smoothing moving average-SMA) associados a 1ª e 2ª derivada de Savitzky-Golay. Os intervalos de calibração para ART, glicose, conversão de celulose e rendimento de etanol teórico foram: 0,12 – 7,87 g.L-1; 0,00 – 5,87 g.L-1; 0,00 – 28,85% e 0,00 – 61,68 L/t de fibra. Os melhores modelos de calibração para quantificação de ART, glicose, conversão de celulose e rendimento de etanol teórico foram obtidos para o pré-tratamento matemático SMA + 2ª derivada apresentando valores de R2 e RMSEP iguais a, 0,98 e 0,1994 g.L-1, para ART; 0,99 e 0,0266g.L-1, para glicose; 0,99 e 0,1839%, para conversão de celulose; 0,99 e 0,2279 L/t para rendimento de etanol teórico. Os modelos de calibração obtidos foram utilizados para o monitoramento de um processo de hidrólise enzimática da fibra da casca de coco verde com a obtenção de resultados satisfatórios para o monitoramento da etapa de hidrólise enzimática do processo de fabricação de etanol de segunda geração.