Aprimoramento da obtenção do hidrolisado hemicelulósico a partir da mistura do bagaço e palha de cana-de-açúcar visando a produção de xilitol

• Autor(a) principal: Boaes, Tatiane da Silva
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97140/tde-27092022-084342/
• topic: Bagaço e palha de cana-de-açúcar; Compostos tóxicos; Dilute acid hydrolysis; Hemicellulose hydrolyzate; Hidrolisado hemicelulósico; Hidrólise ácida diluída; Sugarcane bagasse and straw; Toxic compounds; Xilitol; Xylitol

Grande parte do fornecimento de energia e produção de materiais é realizada utilizando recursos fósseis, no entanto, essa é uma fonte de energia limitada e não renovável. Desta forma, fontes alternativas são buscadas, como o aproveitamento de biomassas vegetais em um conceito de biorrefinaria. Além da ampla experiência no Brasil na utilização da cana para a produção de açúcar, bioetanol e energia elétrica, também podem ser produzidos bioprodutos a partir da utilização do bagaço e palha de cana que são subprodutos do setor sucroalcooleiro. Grande parte das pesquisas é voltada para a utilização da biomassa para a produção de bioetanol de segunda geração, mais precisamente da fração celulósica rica em glicose, porém, a fração hemicelulósica a qual é constituída principalmente da pentose xilose, pode ser convertida em compostos químicos de alto valor agregado, como exemplo o xilitol. O xilitol é comercialmente produzido por via química a partir de materiais ricos em xilana e possui demanda e mercado crescentes. Deste modo, intensivas pesquisas são realizadas na busca de uma tecnologia de produção biotecnológica deste adoçante, de forma a que este processo possa ser competitivo ao químico. Várias etapas são necessárias no processo biotecnológico como a hidrólise ácida diluída da biomassa lignocelulósica, concentração à vácuo, destoxificação, suplementação nutricional do hidrolisado e a fermentação por microrganismos assimiladores de xilose. Assim, este trabalho buscou aprimorar este bioprocesso avaliando a possibilidade de eliminação da etapa como concentração à vácuo do hidrolisado a partir da otimização das condições de hidrólise ácida diluída para assim maximizar o teor de xilose e minimizar a de compostos potencialmente inibitórios ao metabolismo microbiano. Inicialmente foi feita a caracterização química da mistura de bagaço e palha de cana (1:1) (m/m) sendo a composição desta biomassa de 34,4, 22,9, 22,0, 3,5 e 9,3 g/100g de celulose, hemicelulose, lignina, cinzas e extrativos respectivamente. Na etapa seguinte ocorreu a hidrólise ácida diluída utilizando o planejamento fatorial 24 com triplicata no ponto central e experimentos estrela rotacional em que as variáveis de estudo foram temperatura, tempo, concentração de ácido e relação sólido:líquido. De acordo com os resultados, as condições que apresentaram elevados teores de açúcares (xilose, glicose e arabinose), com destaque para a xilose, cujas valores foram superiores a 60 g/L são referentes ao ensaio de Nº 24 em que a temperatura foi de 135 ºC, tempo de residência 15 minutos, concentração de ácido de 2% (m/v) e relação sólido:líquido 0,25 (m/v). E ainda nesta condição em relação aos compostos tóxicos ácido acético, furfural, 5-HMF e fenólicos os valores obtidos (g/L) foram de 9,38, 0,022, 0,027 e 11,57 respectivamente. Além disso dos fatores estudados (tempo, temperatura, concentração de ácido e relação sólido:líquido), a temperatura foi a variável de maior influência na concentração destes compostos no hidrolisado nos demais ensaios. A partir desses resultados foi possível estabelecer que a melhor condição de hidrólise para a obtenção de máximo valor de açúcar xilose visando a produção de xilitol foi a de Nº 24.