Pré-tratamento de resíduos agroindustriais com enzimas ligninolíticas para produção de bioetanol

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Matei, Jéssica Crecencio
• Orientador(a): Maciel, Giselle Maria
• Banca de defesa: Maciel, Giselle Maria, Martins, Lucia Regina Rocha, Vandenberghe, Luciana Porto de Souza
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Bagaço de cana; Álcool; Fungos; Hidrólise; Cascas; Engenharia ambiental; Bagasse; Alcohol; Fungi; Hydrolysis; Bark; Environmental engineering
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::TRATAMENTOS E APROVEITAMENTO DE REJEITOS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3816

Em 2017 foram produzidas ao redor do mundo, aproximadamente, 515 milhões de toneladas de bagaço de cana e 102 milhões de toneladas de cascas de arroz. Estes resíduos podem ser utilizados para produção de etanol de segunda geração, pois a celulose existente na composição de ambos pode ser hidrolisada e, então, fermentada. Contudo, é necessário um tratamento nas biomassas para reduzir a barreira de lignina presente, sem gerar componentes tóxicos. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação de um pré-tratamento biológico, com extratos enzimáticos produzidos por fungos da podridão branca, em bagaço de cana-deaçúcar e casca de arroz, para posterior sacarificação e fermentação. Os fungos estudados foram: Trametes sp., Pleurotus pulmonarius, Ganoderma lucidum, Inonotus splitgerberi, Perenniporia sp. e Aurantioporus pulcherrimus. A produção dos extratos enzimáticos foi realizada em um meio nutritivo com incorporação de indutores naturais de enzimas ligninolíticas (casca de arroz ou bagaço de cana). Os cultivos foram realizados a 28°C em estufa, durante 7 dias e a atividade das enzimas foi determinada por análises colorimétricas. Os melhores resultados de produção enzimática foram alcançados por Trametes sp., com atividade máxima de 9467,8 U/L de lacase produzida na presença de cana, e Pleurotus pulmonarius, que apresentou 5099,9 U/L desta enzima com casca de arroz. Posteriormente, os extratos enzimáticos obtidos pelo Trametes sp., contendo lacase como principal enzima ligninolítica, foram aplicados nos resíduos de cana ou arroz em conjunto com outros fatores (hidroxibenzotriazol, Tween 80, tampão acetato de sódio, peróxido de hidrogênio, 2,6-dimetoxifenol e ácido 4-hidroxibenzóico) para um tratamento de 48 horas, a 28°C sob agitação de 130 rpm. Em seguida, os produtos oriundos do pré- tratamento foram sacarificados, durante 72 horas a 50°C, com o coquetel enzimático Cellic Ctec2 (Novozymes). A determinação de sacarídeos foi realizada através do ácido 3,5-dinitrosalicilíco. O tratamento enzimático contendo todos os fatores resultou em 0,22 g/L e 0,30 g/L de açúcares, no bagaço de cana e na casca de arroz, respectivamente, correspondendo a pelo menos o dobro do valor do controle (tratado somente com água fervente). Para este mesmo tratamento, a sacarificação aumentou a concentração de açúcar em mais de 9 vezes quando comparado com o controle, resultando em 4,07 g/L de açúcares no substrato de cana e 3,39 g/L no resíduo de arroz. A fermentação com o hidrolisado da cana foi realizada a 28°C em um período de 36 horas para dois isolados de Saccharomyces cerevisiae. Os rendimentos observados foram de 5,30 e 4,64 gramas de açúcar por grama de etanol, com uma produtividade em torno de 0,5 g/(L.h), obtendo-se 18,62 e 16,02 g/L do álcool etílico ao final do processo fermentativo.