Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Miranda, Mayara de Souza
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFLA
Texto Completo: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/15246
Resumo: The hydrolysis or saccharification of cellulosic biomass produces glucose (besides other sugars), that undergo to fermentation to obtain a second-generation ethanol. One of the challenges of this assay is to process the hydrolysis into glucose with higher conversion rate of sugars and good yields. In this work, catalysts were prepared from carbonaceous materials, aiming of using them in cellulose hydrolysis reactions. Precursors of the catalysts were carbonized coffee husk (CCC) and commercial activated charcoal (CAC). Both precursors were functionalized by sulfonation process, obtaining CCCS (sulfonated carbonized coffee husk) and CACS (sulfonated commercial activated carbon). The materials were characterized by the following techniques: Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric analysis (TGA), X-ray Fluorescence (XRF) and Infrared Spectroscopy (FTIR) and Elemental Analysis (CHNS-O). Characterization results of the catalysts indicated that the sulfonation process has been more efficient for the carbon originated from the carbonized coffee husk (CCC) compared to the commercial activated charcoal (CAC). Afterwards, hydrolysis reactions of microcrystalline cellulose (CMC), cellobiose (CB) and sugarcane bagasse (BC) were conducted using the catalysts prepared. To evaluate reaction products, yields of total reducing sugars (% ART) were determined using the DNS method, and the amount of glucose by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). In general, higher amounts of glucose were obtained from the hydrolysis of cellobiose using the CCCS catalyst (34338mg/L). Glucose Yield was 24% higher than reference. Higher percentages of ART and glucose were obtained for hydrolysis reactions of microcrystalline cellulose using the CCCS as a catalyst, 15,2% e 20492mg/L respectively, when compared to reactions with sugarcane bagasse. About sugarcane bagasse, the CACS catalyst showed a higher conversion rate to glucose than the other catalyst. Therefore, CCCS catalyst proved to be more efficient in obtaining glucose from cellulose and cellobiose.
id UFLA_478b72b1fdd668f40e96e35d2604002f
oai_identifier_str oai:localhost:1/15246
network_acronym_str UFLA
network_name_str Repositório Institucional da UFLA
repository_id_str
spelling Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizadosCellulose saccharification using functional charcoalsHidróliseCatálise heterogêneaCelulose - SacarificaçãoHydrolysisHeterogeneous catalysisCellulose - SaccharificationQuímicaThe hydrolysis or saccharification of cellulosic biomass produces glucose (besides other sugars), that undergo to fermentation to obtain a second-generation ethanol. One of the challenges of this assay is to process the hydrolysis into glucose with higher conversion rate of sugars and good yields. In this work, catalysts were prepared from carbonaceous materials, aiming of using them in cellulose hydrolysis reactions. Precursors of the catalysts were carbonized coffee husk (CCC) and commercial activated charcoal (CAC). Both precursors were functionalized by sulfonation process, obtaining CCCS (sulfonated carbonized coffee husk) and CACS (sulfonated commercial activated carbon). The materials were characterized by the following techniques: Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric analysis (TGA), X-ray Fluorescence (XRF) and Infrared Spectroscopy (FTIR) and Elemental Analysis (CHNS-O). Characterization results of the catalysts indicated that the sulfonation process has been more efficient for the carbon originated from the carbonized coffee husk (CCC) compared to the commercial activated charcoal (CAC). Afterwards, hydrolysis reactions of microcrystalline cellulose (CMC), cellobiose (CB) and sugarcane bagasse (BC) were conducted using the catalysts prepared. To evaluate reaction products, yields of total reducing sugars (% ART) were determined using the DNS method, and the amount of glucose by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). In general, higher amounts of glucose were obtained from the hydrolysis of cellobiose using the CCCS catalyst (34338mg/L). Glucose Yield was 24% higher than reference. Higher percentages of ART and glucose were obtained for hydrolysis reactions of microcrystalline cellulose using the CCCS as a catalyst, 15,2% e 20492mg/L respectively, when compared to reactions with sugarcane bagasse. About sugarcane bagasse, the CACS catalyst showed a higher conversion rate to glucose than the other catalyst. Therefore, CCCS catalyst proved to be more efficient in obtaining glucose from cellulose and cellobiose.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)A hidrólise ou sacarificação da biomassa celulósica produz a glicose (além de outros açúcares) que é fermentada para a obtenção do etanol de segunda geração. Um dos desafios desse processo é fazer a hidrólise com boa conversão de açúcares e bons rendimentos em glicose. Neste trabalho foram preparados catalisadores a partir de materiais carbonáceos, com o objetivo de utilizá-los em reações de hidrólise da celulose. Os precursores dos catalisadores foram a casca de café carbonizada (CCC) e o carvão ativado comercial (CAC). Ambos foram funcionalizados por meio do processo de sulfonação, obtendo-se então CCCS (casca de café carbonizada sulfonada) e o CACS (carvão ativado comercial sulfonado). Os materiais foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Termogravimetria (TG), Fluorescência de Raios-X (XRF), Espectroscopia na Região do Infravermelho (FTIR) e Análise Elementar (CHNS-O). As caracterizações dos catalisadores indicaram que o processo de sulfonação foi mais eficiente para o carvão obtido da casca do café carbonizada (CCC) se comparado ao carvão ativado comercial (CAC). Posteriormente, foram conduzidas reações de hidrólise da celulose microcristalina (CMC), da celobiose (CB) e do bagaço de cana-de-açúcar (BC), utilizando os catalisadores preparados. Para avaliar os produtos das reações foram determinados os rendimentos em açúcares redutores totais (%ART), utilizando-se o método do DNS, e a quantidade de glicose, por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC). De maneira geral, maiores quantidades de glicose foram obtidas a partir da hidrólise da celobiose utilizando o catalisador CCCS (34338mg/L). Rendimento em glicose 24% superior à referência. Maiores % de ART e glicose foram obtidas para as reações de hidrólise da celulose microcristalina utilizando o CCCS como catalisador, 15,2% e 20492mg/L respectivamente, se comparadas às reações utilizando o bagaço de cana-de-açúcar. Já para o bagaço de cana-deaçúcar o catalisador CACS apresentou uma maior conversão em glicose em relação aos demais catalisadores. À vista disso, pôde-se constatar que o catalisador CCCS mostrou-se mais eficiente na reação de sacarificação da celulose e celobiose para obtenção da glicose.Universidade Federal de LavrasPrograma de Pós-Graduação em AgroquímicaUFLAbrasilDepartamento de QuímicaBianchi, Maria LúciaLeal Neto, JonasGurgel, Leandro Vinícius AlvesMiranda, Mayara de Souza2017-08-21T18:08:15Z2017-08-21T18:08:15Z2017-08-212017-03-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfMIRANDA, M. de S. Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados. 2017. 57 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/15246porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFLAinstname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)instacron:UFLA2017-08-21T18:08:16Zoai:localhost:1/15246Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufla.br/oai/requestnivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.bropendoar:2017-08-21T18:08:16Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)false
dc.title.none.fl_str_mv Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados
Cellulose saccharification using functional charcoals
title Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados
spellingShingle Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados
Miranda, Mayara de Souza
Hidrólise
Catálise heterogênea
Celulose - Sacarificação
Hydrolysis
Heterogeneous catalysis
Cellulose - Saccharification
Química
title_short Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados
title_full Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados
title_fullStr Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados
title_full_unstemmed Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados
title_sort Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados
author Miranda, Mayara de Souza
author_facet Miranda, Mayara de Souza
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Bianchi, Maria Lúcia
Leal Neto, Jonas
Gurgel, Leandro Vinícius Alves
dc.contributor.author.fl_str_mv Miranda, Mayara de Souza
dc.subject.por.fl_str_mv Hidrólise
Catálise heterogênea
Celulose - Sacarificação
Hydrolysis
Heterogeneous catalysis
Cellulose - Saccharification
Química
topic Hidrólise
Catálise heterogênea
Celulose - Sacarificação
Hydrolysis
Heterogeneous catalysis
Cellulose - Saccharification
Química
description The hydrolysis or saccharification of cellulosic biomass produces glucose (besides other sugars), that undergo to fermentation to obtain a second-generation ethanol. One of the challenges of this assay is to process the hydrolysis into glucose with higher conversion rate of sugars and good yields. In this work, catalysts were prepared from carbonaceous materials, aiming of using them in cellulose hydrolysis reactions. Precursors of the catalysts were carbonized coffee husk (CCC) and commercial activated charcoal (CAC). Both precursors were functionalized by sulfonation process, obtaining CCCS (sulfonated carbonized coffee husk) and CACS (sulfonated commercial activated carbon). The materials were characterized by the following techniques: Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric analysis (TGA), X-ray Fluorescence (XRF) and Infrared Spectroscopy (FTIR) and Elemental Analysis (CHNS-O). Characterization results of the catalysts indicated that the sulfonation process has been more efficient for the carbon originated from the carbonized coffee husk (CCC) compared to the commercial activated charcoal (CAC). Afterwards, hydrolysis reactions of microcrystalline cellulose (CMC), cellobiose (CB) and sugarcane bagasse (BC) were conducted using the catalysts prepared. To evaluate reaction products, yields of total reducing sugars (% ART) were determined using the DNS method, and the amount of glucose by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). In general, higher amounts of glucose were obtained from the hydrolysis of cellobiose using the CCCS catalyst (34338mg/L). Glucose Yield was 24% higher than reference. Higher percentages of ART and glucose were obtained for hydrolysis reactions of microcrystalline cellulose using the CCCS as a catalyst, 15,2% e 20492mg/L respectively, when compared to reactions with sugarcane bagasse. About sugarcane bagasse, the CACS catalyst showed a higher conversion rate to glucose than the other catalyst. Therefore, CCCS catalyst proved to be more efficient in obtaining glucose from cellulose and cellobiose.
publishDate 2017
dc.date.none.fl_str_mv 2017-08-21T18:08:15Z
2017-08-21T18:08:15Z
2017-08-21
2017-03-10
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv MIRANDA, M. de S. Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados. 2017. 57 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.
http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/15246
identifier_str_mv MIRANDA, M. de S. Sacarificação da celulose utilizando carvões funcionalizados. 2017. 57 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.
url http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/15246
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Lavras
Programa de Pós-Graduação em Agroquímica
UFLA
brasil
Departamento de Química
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Lavras
Programa de Pós-Graduação em Agroquímica
UFLA
brasil
Departamento de Química
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFLA
instname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)
instacron:UFLA
instname_str Universidade Federal de Lavras (UFLA)
instacron_str UFLA
institution UFLA
reponame_str Repositório Institucional da UFLA
collection Repositório Institucional da UFLA
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)
repository.mail.fl_str_mv nivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.br
_version_ 1784549975415324672