Potencial do pseudocaule de bananeira (cultivar Prata anã) para a produção de etanol de segunda geração

Abstract

Nas últimas décadas, tem-se observado um crescente interesse nas biomassas residuais de composição lignocelulósica para produção de energia, destacando-se o etanol de segunda geração. Entre a biomassa lignocelulósica disponível se encontra os resíduos provenientes da bananicultura, cultura importante nas regiões tropicais e subtropicais. Nesse contexto, o presente trabalho objetivou estudar o potencial do pseudocaule de bananeira (Prata Anã) para a produção do etanol de segunda geração. No primeiro capítulo do trabalho foram realizados pré-tratamentos hidrotérmico e alcalino utilizando micro-ondas. O pré-tratamento hidrotérmico foi realizado sob diferentes temperaturas (130 ° a 210 ° O pré-tratamento alcalino C C). foi realizado de acordo com um delineamento composto central, cujas variáveis estudadas foram: temperatura (190 ° - 210 ° e concentração de hidróxido de C C) sódio (0,5 % - 1,5 %, m/v). A eficiência dos pré-tratamentos foi verificada através da comparação de análises químicas dos materiais in natura e pré-tratados e da conversão de celulose em glicose por hidrólise enzimática, além de sacarificação e fermentação simultânea de alguns pré-tratados. As variáveis temperatura e concentração de NaOH apresentaram efeitos lineares significativos. Como melhores resultados dessa etapa, foram obtidos 77 % de conversão enzimática para o pré- tratado hidrotérmico (210 ° 40 minutos), 78,3 % para o alcalino (190 ° 0,5 % C, C, NaOH) e 56 % para material não tratado. Em relação aos resultados de SSF, foram obtidos rendimentos de etanol de 86,5 % para pré-tratado hidrotérmico, 85,3 % para alcalino e 70,5 % para o material não tratado. Esses ensaios de hidrólise enzimática e SSF foram realizadas em tubos de 20 mL, utilizando 2,5 % (p/v) de concentração de sólidos, 50 FPU/g de Cellic Ctec 2, Saccharomyces cerevisiae NCYC 2826, por 120 dias sob 120 rpm de agitação, sendo que a hidrólise foi realizada a 25 ° e SSF C à 37 ° No segundo capítulo foi realizado um pré-tratamento hidrotérmico utilizando C. reator Parr de 18 litros, sendo as condições determinadas por delineamento composto central: temperatura (170 ° - 210 ° tempo de reação (10 min - 20 min) C C), e razão sólido/líquido (1/10 - 1/15). Os efeitos lineares das variáveis foram significativas, além do efeito quadrático da variável razão sólido/líquido. A hidrólise enzimática foi realizada à 50 ° por 72 horas, utilizando enzima Cellic Ctec (5,4 %, C, p/p) com 8 % (p/v) de sólidos. O pré-tratamento hidrotérmico em reator Parr mostrou-se eficiente no aumento do rendimento de glicose após hidrólise enzimática, alcançando rendimento máximo de glicose de 98 % na condição do ensaio 6 (210 ° 10 minutos, S/L de 1/15).

In recent decades, there has been a growing interest in the residual biomass of lignocellulosic material for energy production, especially second-generation ethanol. Among the available lignocellulosic biomass are residues from banana cultivation, an important crop in tropical and subtropical regions. In this context, the present work aimed to study the production of second-generation ethanol using banana pseudostem as raw material. In the first chapter of this work, hydrothermal and alkaline pretreatments were carried out for 10 minutes of reaction time using a microwave. The hydrothermal pretreatment was performed under different temperatures (130 ° to 210 ° C C). The alkaline pre-treatment was performed according to a central composite design, of which the studied variables were: temperature (190 ° - 210 ° and sodium hydroxide concentration (0.5 % - 1.5 %, C C) m/v). The efficiency of the pretreatments was verified by comparing chemical analyzes of the in natura and pretreated materials and their conversion of cellulose to glucose after enzymatic hydrolysis and their ethanol yield after simultaneous saccharification and fermentation. The variables NaOH concentration and temperature showed significant linear effects. As best results of this step, were obtained 77 % of enzymatic conversion using hydrothermal pretreated (210 ° 40 C, minutes), 78.3 % using alkaline pretreated (190 ° 0.5 % NaOH) and 56 % using the C, untreated material. Regarding SSF results, 86.5 % of ethanol yields were obtained using hydrothermal pretreated, 85.3 % using alkaline and 70.5 % using untreated material. These enzyme hydrolysis and SSF assays were performed in 20 mL tubes using 2.5 % (w/v) solid concentration, 50 FPU/g Cellic Ctec 2 and Saccharomyces cerevisiae NCYC 2826 at 25 ° for 120 days under 120 rpm of stirring. The C enzymatic hydrolysis was performed at 25 ° and SSF at 37 °C. In the second C chapter, hydrothermal pretreatment was performed using 18 liters Parr reactor with the conditions determined by central composite design: temperature (170 ° - 210 C ° C), reaction time (10 min - 20 min) and solid/liquid ratio (1/10 - 1/15). The linear effects of the variables were significant, in addition to the quadratic effect of the variable solid/liquid ratio. The enzymatic hydrolysis was performed at 50 °C for 72 hours using Cellic Ctec enzyme (5.4 %, w/w) and 8 % (w/v) solid. Hydrothermal pre- treatment in Parr reactor proved to be efficient in increasing glucose yield after enzymatic hydrolysis, achieving maximum glucose yield of 98 % under assay 6 condition (210 ° 10 minutes, 1/15 S/L).