Aplicação de diferentes estratégias de pré-tratamento para conversão da fibra de coco verde em etanol celulósico

• Autor(a) principal: Brito, Hellockston Gomes de
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54353
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Material lignocelulósico; Coco verde; Hidrólise enzimática; Fermentação alcóolica; Etanol 2G

Grandes volumes de resíduos da casca de coco verde são gerados a partir da exploração do fruto. O que desperta interesse no aproveitamento deste material lignocelulósico como matéria-prima para produção de biocombustíveis. Logo, o presente estudo avaliou a influência de diferentes pré-tratamentos visando o aproveitamento da fibra de coco para obtenção de etanol celulósico, sendo eles: o ácido sulfúrico (H2SO4, 1% (v/v)), a explosão a vapor e a combinação destes (pré-tratamentos combinados) com hidróxido de sódio (NaOH, 1 e 4% (m/v)) ou peróxido de hidrogênio alcalino (H2O2, 3 e 6% (m/v)). Foram ainda avaliadas as estratégias de hidrólise e fermentação separadas (HFS), sacarificação e fermentação simultâneas (SFS) e de sacarificação e fermentação semi-simultâneas (SFSS) utilizando o coquetel enzimático Cellic CTec2 e a levedura Saccharomyces cerevisiae (PE-2). A avaliação dos pré-tratamentos foi realizada a partir das análises da composição química dos materiais, utilizando-se a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE), a Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e a Difração de Raios-X (DRX) para o índice de cristalinidade. A CLAE também foi utilizada para a avaliação dos açúcares durante os processos de hidrólise e fermentação. Os resultados da composição química dos prétratamentos aplicados, apontaram que o pré-tratamento com o ácido sufúrico seguido por NaOH (4,0% m/v) (ACN4) que apresentou o maior aumento teor de celulose (74,4%) e o prétratamento com explosão a vapor seguido por NaOH (4,0% m/v) (EXPN4) que apresentou o maior nível de deslignificação (25%) em comparação a biomassa in natura, de modo a facilitarem o ataque enzimático durante a etapa de hidrólise. Destaca-se que praticamente toda a hemicelulose foi hidrolisada no pré-tratamento ácido, assim, foi registrada uma concentração significativa de xilose (10,5 g/L) em sua fração líquida, que foi superior a do explosão a vapor (2,53 g/L). O uso dos pré-tratamentos ácido e explosão a vapor foram efetivos para remover a hemicelulose presente na fibra do coco, mas os valores de digestibilidade enzimática dos materiais pré-tratados combinados apresentaram-se baixos (conversão celulósica inferior a 50%). Na hidrólise enzimática utilizou-se o coquetel enzimático Cellic CTec2 em diferentes cargas enzimáticas (10,0, 15,0 e 20,0 FPU/g), tendo sido os melhores resultados obtidos para a carga de 10,0 FPU/g usando-se o pré-tratamento ACN4 e 15,0 FPU/g para o pré-tratamento EXPN4, com conversões celulósicas 48,68 ±1,98% e 50,24 ±2,87%, obtendo teores de glicose 15,59±0,63 g/L e 13,28±0,75 g/L, para os ensaios ACN4 e EXPN4, respectivamente. Com relação às estratégias de fermentações que foram realizadas variando-se a carga de sólido, entre 5% e 15% (m/v), a estratégia SFSS, ao se utilizar o pré-tratamento ácido-alcalino com NaOH (4,0% m/v), apresentou melhor resultado comparado com a SFS, com rendimento de etanol celulósico de 46,67±2,31% e 18,37±0,91 g/L de etanol. Enquanto a HFS não apresentou resultados quanto a produção de etanol. Assim, a fibra de coco verde mostrou-se adequada para ser aproveitada para obtenção de etanol de segunda geração (2G).