Biorrefinarias de batata-doce : um modelo de economia circular

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Weber, Caroline Trevisan
• Orientador(a): Trierweiler, Jorge Otávio, Trierweiler, Luciane Ferreira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Reaproveitamento de resíduos; Resíduos vegetais; Batata doce; Biorrefinaria; Economia circular
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/257575

Em 2030, estima-se que a população mundial terá alcançado o patamar de nove bilhões de pessoas, aumentando a quantidade de resíduos alimentares gerados. Cerca de 1,3 bilhões de toneladas de alimentos são desperdiçados por ano. A crescente demanda por proteção ambiental e o desejo de conservação de recursos está incentivando uma valorização mais eficiente desses resíduos para a produção de ingredientes alimentares de maior valor agregado, produtos químicos e biocombustíveis. A produção brasileira de batata-doce é a 15ª no ranking mundial, com produção de 847.896 toneladas em 2020. A quantidade global de resíduos de batata-doce representa cerca de 7% de toda a colheita anual. Nesse contexto, surge o conceito de biorrefinarias de resíduos de batata-doce, visando viabilidade econômica e sustentabilidade dentro do conceito de economia circular. Estudos anteriores no GIMSCOP mostraram a viabilidade técnica e econômica de produzir etanol e bebidas destiladas a partir de batata-doce. O objetivo desse trabalho é ampliar a gama de produtos comercializáveis feitos a partir de resíduos de batata-doce, permitindo o aproveitamento total dessa biomassa. O tubérculo inadequado para consumo humano, ao passar pelos processos de hidrólise, fermentação e destilação, gera os produtos etanol, bebida destilada e torta residual de fermentação. Outra vertente até então pouco explorada é a utilização da parte aérea da batata-doce, que por meio de secagem gera o produto chá de folhas de batata-doce, o qual apresentou um teor de compostos fenólicos totais (19,62±0,42 mg EAG.g-1, em base seca) superior aos chás de ervas avaliados, e uma capacidade antioxidante (153,98±1.10 µg.mL-1) similar aos chás de camomila e erva-doce. O perfil fenólico avaliado por LC-MS consistiu em: ácidos quínico, clorogênico, dicafeoilquínico, cafeico e azelaico; rutina e um derivado de quercetina, compostos esses que apresentam vários benefícios para a saúde. Na análise sensorial, todos os parâmetros analisados ficaram acima do índice mínimo de aceitação e a nota de aceitação global foi de 7,05 (escala de 1-9), mostrando seu potencial de comercialização. A fermentação desse chá pela associação de bactérias acéticas e leveduras denominada SCOBY permite a produção de kombucha, o produto de crescimento mais rápido no mercado de bebidas funcionais. Chá de folhas de batata-doce e chá verde foram misturados em diferentes blends (0, 25, 50, 75 e 100%) para a produção de kombucha. A maior concentração de ácido acético foi produzida na kombucha com 100% de chá verde, diminuindo à medida que o teor de chá de batata-doce na mistura aumentava. Em contraste, etanol foi produzido em concentrações mais altas em misturas com maiores quantidades de chá de folhas de batata-doce. Resultados mostram que um blend de até 75% de chá de folhas de batata-doce (118,34±2,31 mg EAG.g-1) pode ser utilizada e ainda se equiparar ao teor fenólico das kombuchas comerciais. O perfil fenólico da kombucha avaliado por LC-MS consistiu nos mesmos compostos encontrados no chá de folhas de batata-doce. As folhas de batata-doce também podem ser utilizadas para produzir bio- óleo, biochar e gases por meio do processo de pirólise. O rendimento mássico médio foi de 35% para bio-óleo, 35% para biochar e 30% para gases. Todos os bio-óleos apresentaram pH básico (8-9), e seus principais compostos identificados por GC-MS foram fenólicos. Os biochars gerados são microporosos e não tiveram aumento apreciável da área superficial e volume de poros. Na análise dos gases, foram identificados picos de CO e CO2 em 350°C e de CH4 e H2 em 550°C. Por fim, foi proposto um modelo de negócios preliminar para que a implementação das unidades modulares de biorrefinarias descentralizadas automatizadas se torne uma realidade no futuro.