Produção de butanol por fermentação de hidrolisado lignocelulósico com recuperação integrada de produto

• Autor(a) principal: Silva, Erickson Soares da
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/5437
• topic: Biobutanol; Biomassa lignocelulósica; Fermentação ABE; Gas-stripping

O butanol, também conhecido como n-butanol, apresenta-se como um intermediário importante na indústria química, ganhando cada vez mais destaque como um promissor combustível veicular. O butanol pode ser produzido a partir de recursos renováveis, entre os quais se incluem os resíduos lignocelulósicos derivados de subprodutos industriais, como o bagaço da cana-de- açúcar. A bioconversão de açúcares de biomassa em butanol pode ser efetuada através do processo de fermentação Acetona-Butanol-Etanol (ABE). Esse processo é mediado por bactérias pertencentes ao gênero Clostridium, capazes de fermentar uma ampla gama de monossacarídeos, abrangendo tanto hexoses quanto pentoses presentes nas biomassas lignocelulósicas. Isso confere uma vantagem significativa em relação aos microrganismos naturalmente produtores de etanol, que geralmente apresentam capacidade de síntese limitada a algumas hexoses. No entanto, a produção de butanol é limitada devido à sua toxicidade para as próprias bactérias produtoras, com uma concentração inibitória de aproximadamente 10-13 g/L. Visando superar esta limitação, o objetivo do presente trabalho é desenvolver um bioreator de escala de bancada de 250 mL com um sistema integrado de recuperação do produto, utilizando esgotamento com gases (gas-stripping). Por meio de um planejamento experimental, foram estabelecidas as condições ótimas de concentração de glicose, pH e percentagem de inóculo, permitindo a realização de fermentação em batelada no reator desenvolvido. Empregando o meio hidrolisado celulósico nos testes em reator, alcançou-se um consumo de 100 % de glicose, com concentração final de butanol de 9,07 g/L, e um rendimento de 0,29 gbutanol/gglicose consumida, indicando uma fermentação bem sucedida. Adicionalmente, diferentes vazões de gás inerte foram avaliadas, partindo de soluções modelos de ABE, com o objetivo de maximizar a recuperação do produto, concluindo que vazão de 75 cm³/min (0,5 vvm) de nitrogênio seria o ideal para condução da recuperação do butanol do meio fermentativo. A recuperação de butanol do meio de fermentação foi alcançada, demonstrando a viabilidade do sistema de recuperação proposto, apesar de ainda serem necessários ajustes para mitigar possíveis entradas de oxigênio no meio reacional