Estudo da hidrólise enzimática em alta consistência de materiais lignocelulósicos

• Autor(a) principal: Silva, Larissa da
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1884/32589
• topic: Dissertaçõs

Resumo: A produção de etanol celulósico a partir da hidrólise enzimática da biomassa é uma alternativa importante para a crescente demanda por biocombustíveis. No entanto, para que esta alternativa se torne uma realidade, algumas barreiras devem ser superadas como o alto custo das enzimas, limitações na transferência de massa em reatores de alta consistência, inibição pelo produto da reação e adsorção inespecífica e/ou irreversível sobre o substrato, especialmente quando se faz uso de substratos lignificados e em elevadas concentrações de sólidos totais. O principal objetivo deste trabalho foi o de produzir elevadas concentrações de açúcares fermentescíveis através de experimentos de hidrólise enzimática em alta consistência. Os ensaios foram conduzidos por 96 h a 50 ºC usando o complexo enzimático Cellic CTec2 (Novozymes) e, como substratos, uma polpa kraft deslignificada de eucalipto e bagaço de cana pré-tratado por explosão a vapor na presença de ácido fosfórico, sendo que as conversão das reações de hidrólise foram monitoradas por cromatografia a líquido de alta eficiência. Os experimentos foram organizados na forma de um delineamento experimental do tipo compósito central de face centrada, usando as seguintes variáveis em níveis máximo e mínimo: concentração de complexo enzimático (0,1 e 0,025 g.g-1 de celulose), consistência de substrato (5 e 20 %) e intensidade de agitação (150 e 200 rpm). A maior conversão para o bagaço de cana pré-tratado a vapor, após 72 h de hidrólise, foi 92,5 % (25,7 g.L-1), empregando 5 % de sólidos totais, 0,1 g de complexo enzimático.g-1 de celulose e 200 rpm. O experimento correspondente para a polpa kraft também foi um dos de maior conversão (com 100 % de conversão mássica), juntamente com o que se diferencia deste apenas na concentração de complexo enzimático que, neste caso, foi de 0,025 g.g-1 de celulose. No entanto, a maior quantidade de açúcares passíveis de fermentação foi produzida em experimentos conduzidos a 20 % de sólidos totais, dos quais se produziu 76,8 g.L-1 de equivalentes de glucose a partir do bagaço pré-tratado a vapor (conversão mássica de 69,2 %) e 125,1 g.L-1 a partir da polpa kraft deslignificada (conversão mássica de 74,2 %). Portanto, o preparado enzimático Cellic CTec2 foi capaz de produzir altas taxas de conversão da celulose presente no substrato pré-tratado, mesmo quando a reação foi realizada em elevada concentração de sólidos totais e quantidades de complexo enzimático relativamente baixas. Este desempenho foi também muito superior ao obtido com a mesma quantidade de uma mistura 10:3 entre Celluclast 1.5L FG e Novozym 188, nas mesmas condições, indicando vantagens quanto o uso do preparado comercial de Cellic CTec2 com relação a minimizar problemas relacionados à adsorção não produtiva sobre o substrato e à inibição retroativa. Além disso, os resultados do planejamento fatorial foram estatisticamente validados para ambos os substratos, tendo sido observada uma boa correlação entre o modelo matemático desenvolvido e os resultados obtidos experimentalmente.