Avaliação da influência de polietilenoglicol (PEG) na hidrólise enzimática de fibra de coco verde pré-tratada com ácido fosfórico
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/45379 |
Resumo: | O crescimento populacional global, o avanço da industrialização, a crescente escassez das fontes de energia fósseis e a necessidade de meios de desenvolvimento sustentáveis são algumas das principais motivações para a busca por fontes de energia renováveis. Neste contexto, a produção de biocombustíveis reaproveitando resíduos agroindustriais vem ganhando relevância na matriz energética do Brasil e do mundo, sendo a biomassa lignocelulósica responsável por 50% da biomassa total disponível no mundo. Devido à alta recalcitrância da matriz lignocelulósica do vegetal, técnicas de pré-tratamento para remover a lignina e/ou hemicelulose se fazem necessárias para aumentar a acessibilidade enzimática à celulose no processo de hidrólise, por uso de celulases. Além do pré-tratamento, para a produção de etanol de segunda geração (2G), são necessárias etapas de hidrólise enzimática e fermentação alcóolica. Motivado pela busca por processos cada vez mais eficientes, este trabalho teve como principal objetivo avaliar a influência de polietilenoglicol (PEG) na hidrólise enzimática da casca de coco verde, com e sem pré-tratamento à base de ácido fosfórico (H3PO4, 1% v/v), visando incrementar a produção de açúcares fermentescíveis. Portanto, foi estudado o efeito da variação da massa molar média do PEG sobre a biomassa, mantendo-se a concentração de 150 g/L de polímero não iônico, como forma de aumentar a interação celulose-enzima no processo de hidrólise, já que reduz a adsorção não-produtiva da celulase com a lignina residual. As implicações disso foram analisadas em termos da liberação de açúcares fermentescíveis, para a posterior produção de etanol celulósico, e pela conversão celulósica dos diferentes ensaios: A (sem PEG), B (100% PEG 1500), C (100% PEG 4000), D (75% PEG 1500 / 25% PEG 4000), E (50% PEG 1500 / 50% PEG 4000) e F (25% PEG 1500 / 75% PEG 4000). Visto que o pré-tratamento com ácido fosfórico demonstrou eficiência na remoção de hemicelulose (82%), a utilização de PEG ainda se fez importante para a quebra da interação cátion- do complexo celulose-lignina residual para aumentar o rendimento do processo enzimático, já que a retenção de lignina foi em torno de 28% na biomassa pré-tratada. Após a análise dos resultados da hidrólise com diferentes soluções de polímero à base de etilenoglicol, em linhas gerais, com o aumento da massa molar média de PEG, aumentou-se a conversão celulósica, até que o aumento da viscosidade média da solução se torna um fator prejudicial para o processo. Para a fibra pré-tratada com H3PO4, a conversão celulósica demonstrou-se mais alta que para a fibra in natura, mesmo com a utilização de PEG. |
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Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/45379O crescimento populacional global, o avanço da industrialização, a crescente escassez das fontes de energia fósseis e a necessidade de meios de desenvolvimento sustentáveis são algumas das principais motivações para a busca por fontes de energia renováveis. Neste contexto, a produção de biocombustíveis reaproveitando resíduos agroindustriais vem ganhando relevância na matriz energética do Brasil e do mundo, sendo a biomassa lignocelulósica responsável por 50% da biomassa total disponível no mundo. Devido à alta recalcitrância da matriz lignocelulósica do vegetal, técnicas de pré-tratamento para remover a lignina e/ou hemicelulose se fazem necessárias para aumentar a acessibilidade enzimática à celulose no processo de hidrólise, por uso de celulases. 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Para a fibra pré-tratada com H3PO4, a conversão celulósica demonstrou-se mais alta que para a fibra in natura, mesmo com a utilização de PEG.Global population growth, the advance of industrialization, the growing scarcity of fossil energy sources and the need for sustainable means of development are some of the main motivations for the search for renewable energy sources. In this context, the biofuels production reusing agroindustrial wastes has been gaining relevance in the energy matrix of Brazil and the world, in which the lignocellulosic biomass is responsable for 50% of total biomass available in the world. Due to high recalcitrance of vegetable lignocellulosic structure, pretreatment techniques to removal lignin and/or hemicellulose are necessary to increase the enzymatic accessibility in the hydrolysis processes, by using cellulases. In addition to pretreatment, for second-generation ethanol production, steps of enzymatic hydrolysis and fermentation are required. Motivated by the search for increasingly efficient processes, this study had a main goal to evaluate the influence of on polyethyleneglycol (PEG) in enzymatic hydrolysis of green coconut husk, with and without pretreatment based on phosphoric acid (H3PO4, 1.0% v/v), aiming to enhance the production of fermentable surgars. Therefore, was evaluated the effect of variation in the average molar mass of PEG over biomass, at the same concentration (150 g/L), used to increase cellulose-enzyme interaction in hydrolysis step, once it reduces the non-productive adsorption of cellulases onto residual lignin. The implications of this were analyzed in terms of release of fermentable sugars, for further cellulosic ethanol production, and by the cellulosic conversion of the different Tests: A (without PEG), B (100% PEG 1500), C (100% PEG 4000), D (75% PEG 1500 / 25% PEG 4000), E (50% PEG 1500 / 50% PEG 4000) and F (25% PEG 1500 / 75% PEG 4000). Since the phosphoric acid pretreatment demonstrated efficiency in removing hemicelulose (82%), the use of PEG was still important for break the cation- interaction of the lignin-cellulose complex to improve the enzymatic process yield, since lignin retention was around 28% in the pretreated biomass. After analyzing the result of hydrolysis with different polymers based on ethyleneglycol solutions, in general terms, increasing the average PEG molar mass, also increases the cellulosic conversion, until the average viscosity increase of the solution became a detrimental factor for the process. For fiber pretreated with H3PO4, the cellulosic conversion has shown higher for the in natura fiber.Universidade Federal do Rio Grande do NorteEngenharia QuímicaUFRNBrasilEngenharia QuímicaCasca de coco verdePré-tratamentoHidrólise enzimáticaÁcido fosfóricoPolietilenoglicolAvaliação da influência de polietilenoglicol (PEG) na hidrólise enzimática de fibra de coco verde pré-tratada com ácido fosfóricoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALTCC_BeatrizMeneghetti_Final.pdfTCC_BeatrizMeneghetti_Final.pdfapplication/pdf1939499https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/45379/1/TCC_BeatrizMeneghetti_Final.pdfde1a78d19bfbd4a1bfed97c0dddb1b90MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81484https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/45379/2/license.txte9597aa2854d128fd968be5edc8a28d9MD52123456789/453792021-12-15 11:43:56.347oai:https://repositorio.ufrn.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2021-12-15T14:43:56Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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