Bioethanol production from SSLs: S. stipitis vs S. cerevisiae

• Autor(a) principal: Portugal-Nunes, Diogo João
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/11279
• topic: Biotecnologia ambiental; Biocombustíveis; Bioetanol; Biomassa; Lenhocelulose

O objectivo desta dissertação foi a comparação da produção de bioetanol de 2ª geração por Scheffersomyces stipitis (em suspensão e imobilizada) e por duas estirpes industriais de Saccharomyces cerevisiae. Os substratos utilizados para a realização das fermentações foram os Licores de Cozimento ao Sulfito Ácido (SSLs) provenientes de madeira de resinosas (HSSL) e de madeiras de folhosas (SSSL – Domsjö hydrolysate). O HSSL e o SSSL são sub-produtos da indústria de pastas de papel, resultando do processo de cozimento ao sulfito com magnésio e sódio, respetivamente. Além de lenhosulfonatos, estes SSLs contêm monossacarídeos, destacando-se a glucose, xilose e manose. O ácido acético, composto inibidor da fermentação alcoólica por leveduras, também está presente em concentrações relativamente elevadas (≥ 5.0 g . L-1). O HSSL foi pré-tratado físico-quimicamente e submetido a uma remoção biológica de inibidores com P. variotii, enquanto o Domsjö hydrolysate foi utilizado sem qualquer tratamento. S. stipitis e S. cerevisiae são leveduras extensamente estudadas devido à sua capacidade de fermentação de pentoses e hexoses, respetivamente. Num estágio prévio às fermentações dos SSLs, as leveduras foram pré-adaptadas em 60% HSSL ou 40% SSSL. Os máximos de rendimento (0.440 g etanol . g açúcares-1) e produtividade em etanol (0.885 g etanol . L-1 . h-1) foram obtidos nas fermentações com S. cerevisiae TMB 3500 em SSSL, sendo estas as variáveis com maior potencial para aplicação industrial. Embora a cultura suspensa de S. stipitis tenha resultado numa menor produtividade (0.010 g etanol . L-1 . h-1), a optimização do fornecimento de oxigénio ao biorreator deverá conduzir ao aumento da produtividade volumétrica em etanol. A imobilização celular e o controlo do pH em 5.5 nas fermentações com S. stipitis melhoraram a eficiência fermentativa ao aumentarem a produção de etanol em 1.3 e 1.6 vezes, respetivamente. Quando aplicadas simultaneamente, estas duas condições aumentaram o rendimento em etanol 2.2 vezes, sugerindo que (i) a imobilização numa matriz de alginato de cálcio protegeu a levedura dos inibidores químicos e que (ii) o controlo de pH em 5.5 foi determinante para a produção de etanol a partir de HSSL biologicamente pré-tratado. Os resultados comprovam que ambos os SSLs são potenciais substratos para a produção de bioetanol de 2ª geração usando S. stipitis ou S. cerevisiae, sob o conceito de biorefinaria.