Efeito de pré-tratamento hidrotérmico na hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar
Abstract
Os materiais lignocelulósicos como fonte de energia renovável são uma alternativa para aumentar a matriz energética e diminuir os impactos ambientais causados pelos combustíveis fósseis. No Brasil, o resíduo do processamento da cana-de-açúcar pelo setor sucroalcooleiro tem grande potencial para se tornar matéria-prima para a produção de etanol. O setor gerou na safra de 2010/2011 cerca de 173 milhões de toneladas de bagaço de cana-de-açúcar. Este resíduo é rico em celulose, biopolímero composto por moléculas de glicose, unidas por ligações β-1,4 glicosídicas, que podem ser convertidas a etanol por via fermentativa, porém um dos gargalos tecnológicos para a produção do etanol a partir de materiais lignocelulósicos em escala industrial é a necessidade de uma etapa de pré-tratamento que possibilite, de forma ótima, a ação enzimática no processo de hidrólise da celulose e hemicelulose para obtenção de açúcares fermentescíveis. O intuito deste trabalho foi avaliar o efeito do pré-tratamento hidrotérmico com aplicação de vapor saturado, sem descompressão explosiva e realizar a hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado hidrotérmicamente por meio de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas produzidas pelo micro-organismo P. echinulatum linhagem 9A02S1, avaliando o rendimento em açúcares fermentescíveis e a eficiência do pré-tratamento para a obtenção destes. Para isto, foi realizado um planejamento experimental composto central rotacional (CCDR) para metodologia de superfície de resposta (MSR) para verificar o efeito da variável tempo, de 5 min a 25 min, e da variável temperatura, de 169ºC a 211ºC. A composição das biomassas obtidas após os pré-tratamentos foram avaliadas pelo método de Van Soest para determinação de fibras e morfologicamente por microscopia eletrônica de varredura (MEV), já a composição da fase líquida resultante do pré-tratamento foi avaliada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). A hidrólise enzimática foi realizada com carga enzimática de 15 FPU/g de substrato, em condições ótimas, e com coletas periódicas totalizando 60h de hidrólise, os açúcares liberados foram quantificados pelo método DNS para açúcares redutores totais (ARTs) e por kit de glicose PAP Liquiform, Labtest®. A hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado hidrotérmicamente por 8 min e 205°C apresentou rendimento em ARTs de 698,54±46,2 mg/g de biomassa seca hidrolisada após 36h de hidrólise chegando a um ganho de até 311,8% após 24h de hidrólise em relação ao bagaço não pré-tratado, obteve-se uma perda mássica de 14,97% do bagaço, decorrente do pré-tratamento hidrotérmico, e na fase líquida resultante deste pré-tratamento obteve-se uma concentração de 0,249 g/L de 5-HMF e 0,357g/L de furfural, apresentando 2,142 g/L de glicose e 3,931 g/L xilose, açúcares que podem ser recuperados. A eficiência do pré-tratamento depende, principalmente, do tempo de residência no reator e da temperatura deste, sendo a adequação destes parâmetros juntamente com a viabilidade e atratividade econômica um desafio. [resumo fornecido pelo autor]