Fracionamento de bagaço de cana-de-açúcar combinando tratamentos com solvente eutético profundo e ácido diluído

• Autor(a) principal: Souza, Layanny Samara da Silva
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPB
• Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/27984
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Cana-de-açúcar - Etanol; Biomassa lignocelulósica; Biorrefinaria; Xilose; Sugar cane - Ethanol; Lignocellulosic biomass; Biorefinery; Xylose

A indústria sucroalcooleira brasileira gera mais de 640 milhões de toneladas de cana-de-açúcar anualmente e aproximadamente 180 milhões de toneladas de bagaço-de-cana. O aproveitamento do bagaço para a produção de etanol de segunda geração pode aumentar a capacidade produtiva nacional de etanol. Para esse propósito, é necessário quebrar a estrutura recalcitrante da biomassa, preferencialmente aproveitando as frações de lignina e hemicelulose geradas, num contexto de biorrefinaria. Neste trabalho, tratamento com solvente eutético profundo a base de cloreto de colina e ureia foi combinado com hidrólise usando ácido sulfúrico diluído para a extração de lignina, conversão de hemicelulose em xilose fermentável e beneficiamento do bagaço pelo aumento do seu teor de celulose. O primeiro tratamento extraiu 50% da lignina presente e a biomassa deslignificada resultante, constituída de 34% de celulose 12% de lignina e 19% de hemicelulose foi utilizada para otimização da hidrólise ácida através de um Planejamento Experimental Composto Central, sendo otimizados os fatores concentração de ácido sulfúrico e tempo de reação. O modelo matemático quadrático proposto apresentou R2 = 0,94 e explicou 93,8% da variação dos dados experimentais, sendo significativas as contribuições quadráticas do ácido e tempo, a contribuição linear do ácido e a combinação linear dos dois fatores, com 5% de incerteza. O ponto ótimo correspondeu a 1,1% de ácido sulfúrico e tempo de 59 min 24 s. O licor obtido nestas condições apresentou 18 g L-1 de xilose sem a presença de inibidores da fermentação e o resíduo final de biomassa teve o teor de celulose aumentado para 51%, devido a remoção de lignina e hemicelulose, que passaram a representar 16% e 8% da composição, respectivamente. O aumento na proporção de celulose resultou em aumento do índice de cristalinidade, que passou de 55% na amostra in natura para 58% após extração de lignina e 64% após hidrólise ácida. Ao se aplicar as condições ótimas de hidrólise na biomassa in natura sem o tratamento com o solvente eutético, foram obtidas praticamente as mesmas concentrações de xilose no licor e de celulose no resíduo, no entanto a concentração de lignina, componente mais recalcitrante, permaneceu preservada em 24%, não tendo sido recuperada em separado. O tratamento combinado de extração de lignina usando DES com a hidrólise ácida foi bem-sucedido em separar as frações, com remoção de cerca de 50% da lignina do bagaço, 96% de eficiência de conversão de hemicelulose em xilose de e aproximadamente 40% de aumento no teor de celulose.