Produção de etanol a partir de hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar utilizando Galactomyces geotrichum e Saccharomyces cerevisiae

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lamounier, Kênia Francisca Resende
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22476
http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1200
Resumo: The use of agroindustrial residues for the production of biofuels and other value-added products has been the subject of research in Brazil and in the world, being the sugarcane bagasse (SCB) one of the most studied by-products. In this context, the present work investigated the alkaline pre-treatment of SCB, followed by saccharification using commercial enzyme Cellic Ctec3 (under variable conditions of time and percentage of bagasse) and the alcoholic fermentation with commercial Saccharomyces cerevisiae and Galactomyces geotrichum UFVJM-R150 yeasts in the production of second generation ethanol (2G ethanol). The pre-treatment of the SCB with sodium hydroxide (NaOH 2%) was efficient for the removal of lignin, with a reduction of 58.15% in pre-treated bagasse (PTB). It was also observed that the cellulosic fraction was conserved and there was an increase of the porosity in the fibers in PTB. Concerning hemicelluloses, there was a removal of 31.66% in PTB. After saccharification, the concentrations of total reducing sugars (TRS) by the colorimetric method were quantified using 3.5 dinitrosalicylic acid (DNS) and the monosaccharides by high performance liquid chromatography (HPLC). The highest concentrations of TRS (73.96 g.L-1), and D-glucose and D-xylose (31.78 and 10.85 g.L-1, respectively) were obtained in the hydrolysate containing 10% PTB after 72 hours of hydrolysis. Then, alcoholic fermentations were performed, in which cell viability (CV) and ethanol production were evaluated. The greatest results were also obtained after the fermentations using the hydrolysate with 10% PTB (72 hours): G. geotrichum UFVJM-R150 with a peak of CV of 1.23x1010 cells.mL-1 and maximum ethanol production of 9.99 g.L-1(volumetric productivity - QP de 0,42 g.L-1.h-1 yield of ethanol as a function of the substrate - YP/S of 0.27 gethanol.gsugar-1) and S. cerevisiae with 7.76x 109 cells.mL-1 and 16.15 g.L-1of ethanol (QP of 0.67 g.L-1.h-1 and YP/S of 0.48 gethanol.gsugar-1). It was observed that, besides ethanol G. geotrichum UFVJM-R150 was able to produce other value-added products, such as galacturonic acid, propionic acid, isoamyl alcohol. These compounds were produced in different concentrations in the fermentations of hydrolysates 10% PTB (72 hours), YPX and model solution. The production of these secondary metabolites may enable the application of G. geotrichum UFVJM-R150 in biorefineries. In addition, the values of yield and productivity in ethanol and the consumption of D-glucose and D-xylose by G. geotrichum UFVJM-R150 were quite satisfactory. This is the first study which reports the 2G ethanol production and other byproducts by G. geotrichum UFVJM-R150 from PTB hydrolysates.
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In this context, the present work investigated the alkaline pre-treatment of SCB, followed by saccharification using commercial enzyme Cellic Ctec3 (under variable conditions of time and percentage of bagasse) and the alcoholic fermentation with commercial Saccharomyces cerevisiae and Galactomyces geotrichum UFVJM-R150 yeasts in the production of second generation ethanol (2G ethanol). The pre-treatment of the SCB with sodium hydroxide (NaOH 2%) was efficient for the removal of lignin, with a reduction of 58.15% in pre-treated bagasse (PTB). It was also observed that the cellulosic fraction was conserved and there was an increase of the porosity in the fibers in PTB. Concerning hemicelluloses, there was a removal of 31.66% in PTB. After saccharification, the concentrations of total reducing sugars (TRS) by the colorimetric method were quantified using 3.5 dinitrosalicylic acid (DNS) and the monosaccharides by high performance liquid chromatography (HPLC). The highest concentrations of TRS (73.96 g.L-1), and D-glucose and D-xylose (31.78 and 10.85 g.L-1, respectively) were obtained in the hydrolysate containing 10% PTB after 72 hours of hydrolysis. Then, alcoholic fermentations were performed, in which cell viability (CV) and ethanol production were evaluated. The greatest results were also obtained after the fermentations using the hydrolysate with 10% PTB (72 hours): G. geotrichum UFVJM-R150 with a peak of CV of 1.23x1010 cells.mL-1 and maximum ethanol production of 9.99 g.L-1(volumetric productivity - QP de 0,42 g.L-1.h-1 yield of ethanol as a function of the substrate - YP/S of 0.27 gethanol.gsugar-1) and S. cerevisiae with 7.76x 109 cells.mL-1 and 16.15 g.L-1of ethanol (QP of 0.67 g.L-1.h-1 and YP/S of 0.48 gethanol.gsugar-1). It was observed that, besides ethanol G. geotrichum UFVJM-R150 was able to produce other value-added products, such as galacturonic acid, propionic acid, isoamyl alcohol. These compounds were produced in different concentrations in the fermentations of hydrolysates 10% PTB (72 hours), YPX and model solution. The production of these secondary metabolites may enable the application of G. geotrichum UFVJM-R150 in biorefineries. In addition, the values of yield and productivity in ethanol and the consumption of D-glucose and D-xylose by G. geotrichum UFVJM-R150 were quite satisfactory. This is the first study which reports the 2G ethanol production and other byproducts by G. geotrichum UFVJM-R150 from PTB hydrolysates.FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisDissertação (Mestrado)A utilização de resíduos agroindustriais para a produção de biocombustíveis e outros produtos de valor agregado tem sido alvo de pesquisas no Brasil e no mundo, sendo, o bagaço de cana-de-açúcar (BC) um dos subprodutos mais estudados. Nesse contexto, o presente trabalho investigou o pré-tratamento alcalino de BC, seguido de sacarificação com enzima comercial Cellic Ctec3 (em condições variáveis de tempo e porcentagem de BC). Os hidrolisados foram submetidos à fermentação utilizando as leveduras Saccharomyces cerevisiae (fermento comercial) e Galactomyces geotrichum UFVJM-R150 na produção de etanol de segunda geração (etanol 2G). O pré-tratamento com hidróxido de sódio (NaOH 2%) foi eficiente na remoção de lignina, ocorrendo uma redução de 58,15% no bagaço tratado (BT). Foi observado também que fração celulósica se conservou e também houve um aumento da porosidade nas fibras em BT. Em relação às hemiceluloses, houve uma remoção de 31,66% em BT. Após as sacarificações, foram quantificadas as concentrações de açúcares redutores totais (ART) pelo método colorimétrico, utilizando ácido 3,5 dinitrosalicílico (DNS) e de monossacarídeos por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). As concentrações máximas de ART (73,96 g.L-1) e de D-glicose e D-xilose (31,78 e 10,85 g.L-1, respectivamente) foram obtidas no hidrolisado contendo 10% de BT após 72 horas de hidrólise. Em seguida, foram realizadas fermentações alcoólicas, nas quais a viabilidade celular (VC) e a produção de etanol foram avaliadas. Os melhores resultados também foram obtidos após as fermentações utilizando o hidrolisado com 10% de BT (72 horas): G. geotrichum UFVJM-R150 com pico de VC de 1,23 x 1010 células.mL-1 e produção máxima de 9,99 g.L-1 de etanol (produtividade volumétrica - QP de 0,42 g.L-1.h-1 e rendimento em etanol em função do substrato -YP/S de 0,27 getanol.gaçúcar-1) e S. cerevisiae com 7,76 x 109 células.mL-1 e 16,15 g.L-1 de etanol (QP de 0,67 g.L-1.h-1 e YP/S de 0,48 getanol.gaçúcar-1). Observou-se ainda que, além de etanol, G. geotrichum produziu outros produtos de valor agregado tais como o ácido galacturônico, o ácido propiônico e o álcool isoamílico. Esses compostos foram produzidos em diferentes concentrações nas fermentações utilizando hidrolisado de 10% de BT (72 horas), YPX e solução modelo. A produção de tais metabólitos secundários contribui para a aplicação de G. geotrichum UFVJM-R150 em biorrefinarias. Os valores de rendimento, produtividade em etanol e consumo de D-glicose e Dxilose por G. geotrichum UFVJM-R150 foram bastante satisfatórios. Este é o primeiro estudo que descreve a produção de etanol 2G e outros subprodutos por G. geotrichum UFVJM-R150 a partir de hidrolisados de BT.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em BiocombustíveisBaffi, Milla Alveshttp://lattes.cnpq.br/2825584905077015Pasquini, Danielhttp://lattes.cnpq.br/6879704705300161Silva, Roberto dahttp://lattes.cnpq.br/9424175688206545Lamounier, Kênia Francisca Resende2018-09-19T20:25:25Z2018-09-19T20:25:25Z2018-08-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfLAMOUNIER, Kênia Francisca Resende. Produção de etanol a partir de hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar utilizando Galactomyces geotrichum e Saccharomyces cerevisiae. 2018. 72 f. Dissertação (Mestrado em Biocombustíveis) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1200https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22476http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1200porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2018-09-19T20:26:14Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/22476Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2018-09-19T20:26:14Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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Lamounier, Kênia Francisca Resende
Bagaço de cana-de-açúcar
Pré-tratamento alcalino
Hidrólise enzimática
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Galactomyces geotrichum
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