Avaliação do pré-tratamento hidrotérmico da casca de café na hidrólise enzimática e produção de biogás.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Nayara Clarisse Soares
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/11771
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Silva, Nayara Clarisse SoaresBaeta, Bruno Eduardo LoboGurgel, Leandro Vinícius AlvesBaffi, Milla AlvesAquino, Sergio Francisco deBaeta, Bruno Eduardo LoboGurgel, Leandro Vinícius Alves2019-10-23T13:13:05Z2019-10-23T13:13:05Z2019SILVA, Nayara Clarisse Soares. Avaliação do pré-tratamento hidrotérmico da casca de café na hidrólise enzimática e produção de biogás. 2019. 123 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/11771Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.Sabe-se que a biomassa lignocelulósica pode ser utilizada na produção de biocombustíveis como bioetanol e biogás. O Brasil destaca-se mundialmente por sua produção de café, sendo que, durante o beneficiamento dos grãos de café são geradas grandes quantidades de resíduos, como a casca. Entretanto, para um melhor aproveitamento energético desta biomassa lignocelulósica é importante adicionar uma etapa de pré-tratamento para tornar os açúcares fermentescíveis mais disponíveis, destacando-se o pré tratamento hidrotérmico.. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o pré-tratamento hidrotérmico da casca de café, utilizando o planejamento experimental Box-Behnken, a melhor estratégia de utilização da casca de café como matéria prima para uma biorrefinaria lignocelulósica. Foram avaliadas 15 condições experimentais utilizando as variáveis independentes: temperatura (120 a 200°C), tempo (20 a 90 minutos) e razão líquido/sólido (5 a 10 mLg-1). Observou-se que nas condições com temperatura igual a 200 °C se obteve alta remoção de celulose, o que prejudicou o rendimento global do processo em relação à glicose recuperada visando a produção de etanol de segunda geração. Para obter um melhor rendimento no processo na hidrólise enzimática, foi gerada uma condição de desejabilidade visando a produção de etanol. Visando avaliar outras rotas de aproveitamento da biomassa, foram avaliadas a digestão anaeróbia (DA) de três condições de desejabilidade – CDB1 (120 °C, 20 min e 5 mL g-1), CDB2 (189 °C, 90 min e 5 mL g-1), CDB3 (200 °C, 61 min e 5 mL g-1). Além destas condições, realizou-se a DA do hidrolisado gerado na CDE. De maneira geral o pré-tratamento foi eficiente para aumentar a digestibilidade da biomassa. Além disso, vale ressaltar que a elevada concentração de compostos fenólicos interferiu negativamente na produção de metano, inibindo a produção na DA em estado sólido e semissólido da CDB3. A maior produção de metano em relação a DQO de entrada foi para a CDB3 em estado líquido. Por outro lado, a alta demanda energética do pré-tratamento não foi possível recuperar o gasto energético nesta condição. Desta forma, a condição que apresentou melhor rentabilidade econômica (R$ 150,00 ton de casca bruta-1) foi a CDE, utilizando a fração sólida para hidrolise enzimática visando a produção de etanol e o hidrolisado para produção de metano, adicionando ao sistema a combustão de 0,125 toneladas de casca bruta para suprir o déficit energético para pré tratar 1 tonelada de cascas destas condições.It is known that lignocellulosic biomass can be used in the production of biofuels such as bioethanol and biogas. Brazil stands out worldwide for its coffee production, and during the processing of coffee beans large amounts of waste such as husk are generated. However, for a better energy use of this lignocellulosic biomass it is important to add a pretreatment step to make fermentable sugars more available, highlighting the hydrothermal pretreatment. Therefore, the aim of this work was to evaluate the hydrothermal pretreatment of coffee husk using Box-Behnken experimental design, the best strategy for using coffee husk as raw material for a lignocellulosic biorefinery. Fifteen experimental conditions were evaluated using the independent variables: temperature (120 to 200 ° C), time (20 to 90 minutes) and liquid / solid ratio (5 to 10 mLg-1). It was observed that under conditions with temperature equal to 200 ° C high cellulose removal was obtained, which impaired the overall process yield in relation to the recovered glucose aiming at the production of second generation ethanol. To obtain a better process yield in enzymatic hydrolysis, a desirable condition was generated aiming at ethanol production. In order to evaluate other biomass utilization routes, anaerobic digestion (DA) of three desirability conditions was evaluated - CDB1 (120 ° C, 20 min and 5 mL g-1), CDB2 (189 ° C, 90 min and 5 mL). g-1), CDB 3 (200 ° C, 61 min and 5 mL g-1). In addition to these conditions, the DA of the hydrolyzate generated in the CDE was performed. Overall, pretreatment was efficient to increase biomass digestibility. Furthermore, it is noteworthy that the high concentration of phenolic compounds negatively interfered with methane production, inhibiting CDB3 solid and semi-solid DA production. The highest methane production over incoming COD was for liquid CDB3. On the other hand, the high energy demand of the pretreatment could not recover the energy expenditure in this condition. Thus, the condition that presented the best economic profitability (R $ 150,00 tons of crude shell-1) was the CDE, using the solid fraction for enzymatic hydrolysis aiming at ethanol production and the hydrolysate for methane production, adding to the system. combustion of 0.125 tonnes of crude bark to fill the energy deficit to pre-treat 1 tonne of bark under these conditions.Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 09/10/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessCafé - cascasReaproveitamento - sobras, refugos, etc.BiogásDigestão anaeróbicaHidrolise-enzimasAvaliação do pré-tratamento hidrotérmico da casca de café na hidrólise enzimática e produção de biogás.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8924http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/11771/5/license.txt62604f8d955274beb56c80ce1ee5dcaeMD55CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/11771/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52license_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/11771/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53license_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/11771/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54ORIGINALDISSERTAÇÃO_AvaliaçãoPré-TratamentoHidrotérmico.pdfDISSERTAÇÃO_AvaliaçãoPré-TratamentoHidrotérmico.pdfapplication/pdf3154421http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/11771/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O_Avalia%c3%a7%c3%a3oPr%c3%a9-TratamentoHidrot%c3%a9rmico.pdfeb8b8096d5ce49e2f6cebd500df80ac3MD51123456789/117712019-10-23 09:13:05.814oai:localhost: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ório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332019-10-23T13:13:05Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false
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