Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Machado, Daniele Longo, 1987-
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634331
Resumo: Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Rafael Ramos de Andrade
id UNICAMP-30_3f6d20b125f646c84d1f91979ae1c013
oai_identifier_str oai::1050519
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidosStrategies for improving the performance of enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse at high solids concentrationLignoceluloseHidrólise enzimáticaAdsorçãoInibiçãoFermentaçãoLignocelluloseEnzymatic hydrolysisAdsorptionInhibitionFermentationOrientadores: Aline Carvalho da Costa, Rafael Ramos de AndradeTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Um dos grandes desafios para viabilizar o processo de produção do bioetanol de segunda geração (E2G) está relacionado ao custo da destilação do etanol no caldo de fermentação, que requer concentrações ? 4% (v/v). Assim, são necessárias altas concentrações de açúcares no passo de hidrólise enzimática, que só são alcançadas com alta concentração de sólidos. No entanto, as propriedades reológicas do meio mudam, ocasionando problemas de transferência de massa e calor e inibição por produto final, além de aumentar a demanda energética para uma mistura eficiente. Este trabalho propõe diversas estratégias para realizar a hidrólise em altas concentrações de sólidos do bagaço de cana-de-açúcar submetido a dois pré-tratamentos diferentes, o hidrotérmico (BH) e o ácido diluído seguido de deslignificação com NaOH (BAD). O propósito de escolher esses pré-tratamentos foi avaliar as conversões do processo com biomassas que apresentam alto teor de lignina (BH) e baixo teor (BAD), e como a estrutura interfere nesses processos quando a concentração de sólidos é maior. Foram conduzidas e comparadas cinco estratégias: batelada alimentada em duas configurações diferentes, hidrólise enzimática em duas etapas, hidrólise enzimática em três etapas, hidrólise enzimática em reciclos e SSF - sacarificação e fermentação simultâneas. Os resultados mostraram que a conversibilidade da celulose em altas concentrações de sólidos depende do tipo de biomassa e do tempo reacional. O BAD foi o que apresentou os melhores resultados, contudo, o aumento da concentração de sólidos de 5% (m/v) para 20% interferiu na conversão (96,58 ± 3,10 % e 73,00 ± 1,85 %, respectivamente). Das diferentes estratégias estudadas as que se destacaram foram: batelada alimentada com adsorção prévia das enzimas (C1) (136,63 ± 1,59 g/L de glicose e 86,33 ± 2,02 % de conversão de celulose) e a SSF, ambas para o BAD. A SSF com uma etapa de pré-sacarificação e oscilações na temperatura (50 e 38 ºC) produziu durante todo o processo até 149,00 g/L de glicose (143 h) com rendimento de 49,85 ± 1,65 % em etanol (8h). A baixa concentração em etanol se deve ao aumento da temperatura, onde os microrganismos provavelmente não resistiram e somente glicose foi produzida quando a temperatura voltou para 38 ºC. Os estudos sugerem a possibilidade de tornar o E2G competitivo e viável economicamenteAbstract: One of the major challenges to the viability of the second generation bioethanol (E2G) production process is related to the cost of ethanol distillation in the fermentation broth, which requires concentrations ? 4% (v/v). Thus, high sugar concentrations are required in the enzymatic hydrolysis step, which are only achieved with a high concentration of solids. However, the rheological properties of the slurry changes, which creates problems associated with mass and heat transfer and inhibition by the final product, as well as increasing the energy demand for an efficient mixture. This study proposes several strategies for performing hydrolysis in high solids concentrations of sugarcane bagasse pretreated by two different methods: hydrothermal (HB) and dilute acid followed by delignification with NaOH (ADB). These pre-treatments were chosen to evaluate the conversion process of biomasses that have high lignin content (HB) and low content (ADB), and also to investigate how the structure interferes in these processes when the concentration of solids is higher. Five strategies were carried out and compared: fed batch hydrolysis in two different configurations, enzymatic hydrolysis in two stages, enzymatic hydrolysis in three stages, enzymatic hydrolysis with recycles and SSF - simultaneous saccharification and fermentation. The results showed that cellulose conversion in hydrolysis with a high solid concentration depends on the type of biomass and reaction time. ADB had the most significant results, nonetheless, the increase in solids concentration from 5% (m/v) to 20% interfered with conversion (96.58 ± 3.10% and 73.00 ± 1.85%, respectively). From the different strategies studied, the ones that stood out were; fed batch with previous enzymes adsorption (C1) (136.63 ± 1.59 g/L glucose and 86.33 ± 2.02% cellulose conversion) and SSF, both for the ADB. SSF with a pre-saccharification stage and temperature oscillations (50 and 38 ° C) yielded up to 149.00 g/L of glucose (143 h) and 49.85 ± 1.65 % (8 h) of yield in ethanol throughout the process. The low ethanol concentration was due to an increase in temperature, as likely microorganisms did not survive and thus, only glucose was produced when the temperature returned to 38 ºC. This study indicates the possibility of making the process of E2G more competitive and economically feasibleDoutoradoEngenharia QuímicaDoutora em Engenharia QuímicaCAPESCNPQ155001/2016-7[s.n.]Costa, Aline Carvalho da, 1970-Nakanishi, Simone CoelhoGoldbeck, RosanaLunelli, Betânia HossSargo, Cíntia ReginaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASMachado, Daniele Longo, 1987-20182018-06-20T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (184 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634331MACHADO, Daniele Longo. Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos. 2018. 1 recurso online (184 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634331. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1050519Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-10-01T10:37:58Zoai::1050519Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2018-10-01T10:37:58Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos
Strategies for improving the performance of enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse at high solids concentration
title Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos
spellingShingle Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos
Machado, Daniele Longo, 1987-
Lignocelulose
Hidrólise enzimática
Adsorção
Inibição
Fermentação
Lignocellulose
Enzymatic hydrolysis
Adsorption
Inhibition
Fermentation
title_short Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos
title_full Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos
title_fullStr Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos
title_full_unstemmed Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos
title_sort Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos
author Machado, Daniele Longo, 1987-
author_facet Machado, Daniele Longo, 1987-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Costa, Aline Carvalho da, 1970-
Nakanishi, Simone Coelho
Goldbeck, Rosana
Lunelli, Betânia Hoss
Sargo, Cíntia Regina
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Machado, Daniele Longo, 1987-
dc.subject.por.fl_str_mv Lignocelulose
Hidrólise enzimática
Adsorção
Inibição
Fermentação
Lignocellulose
Enzymatic hydrolysis
Adsorption
Inhibition
Fermentation
topic Lignocelulose
Hidrólise enzimática
Adsorção
Inibição
Fermentação
Lignocellulose
Enzymatic hydrolysis
Adsorption
Inhibition
Fermentation
description Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Rafael Ramos de Andrade
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018
2018-06-20T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634331
MACHADO, Daniele Longo. Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos. 2018. 1 recurso online (184 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634331. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634331
identifier_str_mv MACHADO, Daniele Longo. Estratégias para melhorar o desempenho da hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar em altas concentrações de sólidos. 2018. 1 recurso online (184 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634331. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1050519
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (184 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189130195697664

Registros relacionados