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Teses de Doutorado Defendidas: 2010

Otimização do Pré-tratamento Ácido de Bagaço de Cana-de-Açúcar e Avaliação da Fermentabilidade do Hidrolisado Hemicelulósico para a Produção de Etanol de 2ª Geração.

Autor: Gabriel Jaime Vargas Betancur
Orientador: Nei Pereira Jr.

Resumo

O bagaço de cana, material lignocelulósico, é produzido em grandes quantidades no Brasil e representa uma importante fonte de açúcares fermentáveis como xilose e glicose para a produção de etanol de segunda geração, caso sejam aplicadas técnicas para o fracionamento da biomassa em seus principais componentes. Neste trabalho objetivou-se otimizar as condições para o pré-tratamento com ácido diluído do bagaço de cana-de-açúcar visando à obtenção de um hidrolisado hemicelulósico que permitisse a produção eficiente de etanol.

Inicialmente, a técnica para a realização do pré-tratamento foi aperfeiçoada e a influência do tamanho de partícula estabelecida. Aplicando métodos de planejamento experimental e de otimização simultânea de múltiplas variáveis, através da função desirability, encontrou-se uma relação sólido:líquido de 1:2,8 (1 g de bagaço:2,8 mL de solução de ácido sulfúrico 1% v/v) e temperatura de 121°C durante 27 min, como as condições que maximizaram simultaneamente a eficiência do pré-tratamento (60%) e a concentração de xilose no hidrolisado (50,1 g/L).

Estas mesmas condições permitiram também minimizar as concentrações de furfural (0,55 g/L), hidroximetilfurfural (0,09 g/L), ácido acético (6,04 g/L) e compostos fenólicos (1,18 mg/L). A fermentação deste hidrolisado, utilizando uma linhagem floculante da levedura Pichia stipitis, permitiu atingir a máxima relação etanol/xilitol (6,7 g/g), obtendo-se uma concentração final de etanol de 19 g/L, e reduzir o tempo de fermentação do hidrolisado de 60 para 40 horas.

Adicionalmente, foi determinada a tolerância máxima ao etanol para esta levedura (60 g/L), quando utilizada xilose como fonte de carbono, assim como sua capacidade na co-fermentação de misturas xilose-glicose. O uso de hidrolisado hemicelulósico fermentado como diluente para a realização do processo de fermentação e sacarificação simultânea (SSF) de celulose utilizando um preparado enzimático comercial (Multifect CX - Genencor) e a levedura Saccharomyces cerevisiae, resultou em uma concentração final de etanol de aproximadamente 59,5 g/L, sinalizando o alto potencial desta estratégia tecnológica.