CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O prÃ-tratamento do bagaÃo de caju (BC) com perÃxido de hidrogÃnio alcalino (PHA) e a hidrÃlise enzimÃtica do BC-PHA foram avaliados visando a conversÃo de celulose e hemicelulose em aÃucares fermentescÃveis. Primeiramente foram avaliados os efeitos da concentraÃÃo de perÃxido de hidrogÃnio a pH 11,5, a carga de biomassa e o tempo do prÃ-tratamento a 35 ÂC e 250 rpm, na hidrÃlise enzimÃtica, da biomassa prÃ-tratada, com celulase comercial a uma carga de 11,4 FPU/gcelulose. O BC utilizado neste estudo continha 20,56  20,19% de celulose, 10,17  0,89% de hemicelulose e lignina 35,26  0,90%. O prÃ-tratamento resultou numa reduÃÃo no teor de lignina dos sÃlidos residuais. A melhor condiÃÃo de prÃ-tratamento com perÃxido de hidrogÃnio alcalino obtida foi 4,3% v/v de H2O2, pH 11,5, 5% m/ v de BC a 35 ÂC por 6 h, os sÃlidos resultantes dos prÃ-tratamentos foram denominados de BC-PHA. ApÃs a melhor condiÃÃo do prÃ-tratamento ser encontrada, foi avaliado o efeito da combinaÃÃo de quatro enzimas comerciais na hidrÃlise enzimÃtica. A combinaÃÃo das enzimas complexo celulase e β-glicosidase, na proporÃÃo de 0,61:0,39, com carga de 30 FPU/gCAB-PHA e 66 CBU/gCAB-PHA, respectivamente, proporcionou a maior concentraÃÃo de aÃÃcares. O maior rendimento de aÃÃcar foi obtido com a carga de celulose de 4 gcelulose/100 mL, com rendimento de glicose de 511,68 mg/gCAB-AHP (36 g/L) e rendimento de xilose de 237,8 mg/gCAB-AHP (13 g/L). O lÃquido obtido apÃs hidrÃlise enzimÃtica foi utilizado para avaliar a produÃÃo de etanol utilizando os micro-organismos Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus ATCC 36907 e K. marxianus CCA510 a 30 ÂC e 150 rpm. A concentraÃÃo de etanol foi semelhante para todos os micro-organismos (aproximadamente 15 g/L). No entanto, a levedura S. cerevisiae apresentou maior produtividade. A fraÃÃo sÃlida obtida apÃs o prÃ-tratamento foi utilizada no estudo de sacarificaÃÃo e fermentaÃÃo simultÃneas (SFS), realizado utilizando as enzimas complexo celulase (30 FPU/gCAB-AHP) e β-glicosidase (66 CBU/gCAB-AHP) a 45 ÂC e 150 rpm avaliando as leveduras K. marxianus ATCC 36907 e K. marxianus CCA510. A concentraÃÃo de etanol obtida por SFS do BC-PHA por K. marxianus ATCC36907 atingiu 18 g/L com 48 h de processo, correspondendo a um rendimento de 98% de etanol com base no teor de celulose disponÃvel. Os resultados mostram que o perÃxido de hidrogÃnio em meio alcalino à eficaz para o tratamento prÃvio de BC e o sÃlido obtido pode ser utilizado na produÃÃo de etanol por SFS. / Alkaline H2O2 pretreatment (AHP) and enzymatic saccharification were evaluated for conversion of cashew apple bagasse (CAB) cellulose and hemicellulose to fermentable sugars. First, the effects of the concentration of hydrogen peroxide at pH 11.5, the biomass loading and the pretreatment duration performed at 35 ÂC and 250 rpm were evaluated after the subsequent enzymatic saccharification of the pretreated biomass using a commercial cellulase enzyme with low load. The CAB used in this study contained 20.56  20.19% cellulose, 10.17  0.89% hemicellulose and 35.26  0.90% lignin. The pretreatment resulted in a reduced lignin content in the residual solids. The best condition pretreatment from CAB was obtained with alkaline hydrogen peroxide (4.3% v/v H2O2), pH 11.5, 35 ÂC, 5% w/v CAB for 6 h, these solids were named of CAB-AHP. After, the effect of the combination of four commercial enzymes were evaluated. The combination of the enzymes, cellulase complex and β-glucosidase, on the proportion of 0.61:0.39 with load of 30 FPU/gCAB-AHP and 66 CBU/gCAB-AHP, respectively, was found to achieved high monomeric sugar release. The higher sugar yield was in the assays with 4 gcellulose/100 mL obtained glucose yield of 511.68 mg/gCAB-AHP (36 g/L) and xylose yield of 237.8 mg/gCAB-AHP (13 g/L). The liquid obtained after hydrolysis enzymatic was used in separate hydrolysis and fermentation (SHF) process with Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus ATCC 36907 and K. marxianus CCA510 at 30 ÂC and 150 rpm. The ethanol concentration was similar for all microorganism (approx 15 g/L). However the yeast S. cerevisiae showed higher productivity. Also, the solid fraction obtained of pretreatment was used in the study of simultaneous saccharification and fermentation (SSF). SSF was conducted using cellulose complex enzyme (30 FPU/gCAB-AHP) and β-glucosidase enzyme (66 CBU/gCAB-AHP) at 45 ÂC and 150 rpm and evaluated the yeasts K. marxianus ATCC 36907 and K. marxianus CCA510. The ethanol concentration in SSF from CAB-AHP using K. marxianus ATCC36907 reached 18 g/L with 48 h, corresponding to an ethanol yield of 98% based on cellulose content. The results show that alkaline hydrogen peroxide is effective for the pretreatment of CAB and this solid can be used on the ethanol production by SSF.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O aproveitamento integral do pedÃnculo de caju, uma matÃria prima vastamente encontrada no Cearà e pouco aproveitada, aliado a produÃÃo de etanol, produto de valor energÃtico sÃo o foco desse projeto. O suco de caju integral, rico em frutose, glicose, sais e vitaminas, mostrou-se bastante adequado para o uso da levedura Saccharomyces cerevisiae no processo fermentativo alcoÃlico. A busca por melhorias na obtenÃÃo de etanol se deu atravÃs do estudo do uso de leveduras imobilizadas em suporte de bagaÃo de caju (SBC). A imobilizaÃÃo celular vem sendo estudada por inÃmeros pesquisadores e tem se mostrado uma tÃcnica importante devido aos benefÃcios e vantagens possibilitados como o aumento na produtividade. O bagaÃo de caju surge como uma matÃria prima barata e de fÃcil obtenÃÃo para a aplicaÃÃo da tÃcnica de imobilizaÃÃo. Para comparaÃÃo foram estudados os resultados com cÃlulas livres e imobilizadas em alginato de cÃlcio, um conhecido agente de imobilizaÃÃo de cÃlulas por encapsulamento e cÃlulas imobilizadas por adsorÃÃo em bagaÃo de caju. Utilizando cÃlulas imobilizadas em bagaÃo foram realizadas fermentaÃÃes preliminares, consecutivas e de estocagem. Foram verificados os seguintes parÃmetros cinÃticos: produtividade (Qp, g.L-1h-1), eficiÃncia (Ef, %), conversÃo substrato/biomassa (Yx/s, g.g-1) e conversÃo substrato/produto (Yp/s, g.g-1). O suporte de bagaÃo de caju atingiu vantagens com relaÃÃo a adesÃo e altas densidades celulares, gerando elevadas produtividades (≈ 5 g.L-1h-1). Com relaÃÃo a eficiÃncia e a taxa de conversÃo substrato/produto, cÃlulas imobilizadas atingiram valores similares aos obtidos com cÃlulas livres no suco de caju integral (em torno de 90% e 0,47 respectivamente). Outra vantagem foi a durabilidade e possibilidade de reutilizaÃÃo do suporte tornando o processo mais econÃmico, rÃpido e eficiente. O SBC mostrou-se apto a reutilizaÃÃo por no mÃnimo 10 bateladas consecutivas e se manteve estÃvel, em geladeira, por pelo menos 6 meses / The use of cashew apple peduncle, a vast available material found in Cearà that is usually wasted, combined with production of ethanol, is the focus of this project. Cashew apple juice, rich in fructose, glucose, salts and vitamins, is an appropriate raw material for alcoholic fermentation by the yeast Saccharomyces cerevisiae. The search for improvements in ethanol production in this work was achieved through the study of the use of yeast immobilized in cashew apple bagasse support, (SBC). Cell immobilization has been studied by many researchers and has been an important technique because of the possible benefits and advantages as the increase in productivity. Cashew apple bagasse is a cheap and easily accessible raw material to the application of the immobilization technique. As comparison, results with free, immobilized cells in calcium alginate, a known agent for immobilization by encapsulation, and immobilized cells by adsorption on SBC were studied. Preliminary fermentation assays using immobilized cells on SBC were performed, as well as consecutive and storage fermentations. The following kinetic parameters were checked: productivity (Qp, gL-1h-1), efficiency (Ef,%), substrate / biomass yield (Yx / s, g.g-1) and substrate / product yield (Yp / s, g.g - 1). SBC presented advantages, such as high cell densities and adhesion, generating high yields (≈ 5 g.L-1h-1). With respect to efficiency and rate of substrate / product yield, immobilized cells reached values similar to those obtained with free cells in the integral cashew apple juice (about 90% and 0.47 respectively). Another advantage is the durability and possibility of reuse of SBC making the process more economical, fast and efficient. SBC was reused for at least 10 consecutive batches and remained stable, at refrigerator, for 6 months

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / Neste trabalho, estudaram-se aspectos do prÃ-tratamento alcalino em microondas e hidrÃlise enzimÃtica da fibra do caju para produÃÃo de etanol. A primeira etapa do trabalho foi a caracterizaÃÃo da matÃria-prima, bagaÃo de caju, obtendo-se teores de 19,21%  0,35 de celulose, 12,05%  0,37 de hemicelulose e 38,11%  0,08 de lignina. O prÃ-tratamento do bagaÃo de caju, anteriormente imerso em soluÃÃo de hidrÃxido de sÃdio atà homogeneizaÃÃo, foi conduzido em aparelho de microondas domÃstico. Como nÃo foi possÃvel a extraÃÃo do hidrolisado por filtraÃÃo apÃs o prÃ-tratamento, uma alÃquota obtida da primeira lavagem para ajuste do pH foi injetada no HPLC, nÃo se identificando concentraÃÃo apreciÃvel de aÃÃcares. Diante disso, a anÃlise de aÃÃcares foi realizada por HPLC apÃs a hidrÃlise enzimÃtica do material prÃ-tratado. As condiÃÃes de hidrÃlise enzimÃtica foram fixadas em 2% (m/v) de concentraÃÃo de sÃlidos, atividade enzimÃtica de 15 FPU/g de fibra prÃ-tratada em microondas (CAB-M), pH 5 a 45ÂC e 150 rpm. Avaliou-se a influÃncia da concentraÃÃo do Ãlcali na geraÃÃo de glicose, apÃs a etapa de hidrÃlise enzimÃtica, acompanhando-se tambÃm os perfis de celobiose e xilose. Os maiores rendimentos de glicose, 76,4 e 72,9 mg.gCAB-M-1, foram obtidas em ambas concentraÃÃes de NaOH estudadas, 0,2 e 1,0 M, respectivamente. Neste caso, a digestibilidade de celulose alcanÃada foi de 33,89%  1,06 e 29,75%  3,10, respectivamente. As maiores concentraÃÃes de celobiose foram obtidas na maior concentraÃÃo de NaOH estudada (1,0 M). Em relaÃÃo aos nÃveis de celulose, hemicelulose e lignina, a concentraÃÃo de 1,0 M apresentou maior destaque pelo acrÃscimo na porcentagem de celulose (22,07%  1,03), e hemicelulose (14,36%  0,44) e reduÃÃo da porcentagem de lignina para 32,38%  1,86. Estudou-se tambÃm, mantendo-se a concentraÃÃo de NaOH em 1,0 M, a influÃncia da potÃncia das microondas (600 e 900 W) e do tempo de prÃ-tratamento (15 e 30 minutos). Nestes ensaios, observou-se que o aumento no valor destas variÃveis nÃo influenciou nas concentraÃÃes de glicose resultantes. Em seguida, realizaram-se ensaios visando o aumento nos teores de aÃÃcares com vistas à fermentaÃÃo do hidrolisado. As variÃveis estudadas foram a concentraÃÃo de sÃlidos (2 e 16% m/v) e atividade enzimÃtica (15 e 30 FPU.g-1CAB-M). Em relaÃÃo à concentraÃÃo de sÃlidos, observou-se um aumento na concentraÃÃo final de glicose, de 1,5 g.L-1 para 8,8 g.L-1, quando se aumentou o teor de 2 para 16% (m/v). Mantendo-se o teor de sÃlidos em 16% (m/v), avaliou-se o efeito do aumento na atividade enzimÃtica, obtendo-se uma concentraÃÃo de glicose 1,8 vezes maior, ou aproximadamente 15 g.L-1, quando se utilizaram 30 FPU/gCAB-M-1. ApÃs a hidrÃlise enzimÃtica, realizou-se filtraÃÃo do hidrolisado, ajuste do pH para 4,5-5,0 e esterilizaÃÃo para posterior etapa de fermentaÃÃo. A fermentaÃÃo do hidrolisado por Saccharomyces cerevisiae resultou, apÃs 4 horas de fermentaÃÃo, em concentraÃÃo de etanol e produtividade de 5,6 g.L-1 e 1,41 g.L.-1h-1 , respectivamente. Os resultados de eficiÃncia e rendimento foram de 93,44% e 0,48 gEtanol.gGlicose-1, respectivamente. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que o bagaÃo de caju à matÃria-prima interessante para produÃÃo de etanol, porÃm as variÃveis do prÃ-tratamento por microondas precisam ainda ser melhor estudadas visando o aumento da concentraÃÃo de glicose no hidrolisado obtido apÃs hidrÃlise enzimÃtica. / In this work, some aspects of microwave alkali (NaOH) pretreatment of CAB (cashew apple bagasse) and its enzymatic hydrolysis were studied to ethanol production. CAB was previously submerged in alkali solution, after that, it was treated in a domestic microwave oven. First, biomass composition of CAB was determined, and the percentage of cellulose, hemicellulose and lignin was, 19.21%  0.35, 12.05%  0.37 and 38.11%  0.08, respectively. After the pretreatment, a sample of the liquid fraction, after the first wash, was collected and analyzed by HPLC. However, no glucose, or any other sugar, was detected. Therefore, the sugars were accomplished after enzymatic hydrolysis of the pretreated material (CAB-M). The conditions of enzymatic hydrolysis were: 2% (m/v) of solid concentration, enzymatic activity of 15 FPU/gCAB-M-1, pH 5, 45ÂC and 150 rpm. The influence of alkali concentration on glucose production and the cellobiose and xylose profiles was evaluated. Results showed that, after enzymatic hydrolysis, alkali concentration exerted influence on glucose formation, and the best result was achieved in both concentrations studied (0.2 e 1.0 M), 76.4 and 72.9 mg.gCAB-M-1, respectively. In this case, the digestibilities of cellulose were 33.89%  1.06 and 29.75%  3.10, respectively. The highest cellobiose concentration was achieved when 1.0 M was used, and this condition resulted in the following biomass composition: 22.07%  1.03 of cellulose, 14.36%  0.44 of hemicellulose and 32.38%  1.86 of lignin. On the other hand, pretreatment time (15-30 minutes) and microwave power (600-900 W) exerted no significant effect on hydrolysis. During enzymatic hydrolysis, improvement on solid percentage (16% w/v) resulted in an increase of glucose concentration from 1.5 g.L-1 to 8.8 g.L-1. Increasing on enzyme loading (30 FPU.g-1CAB-M) at 16% w/v, increased glucose concentration to 15 g.L-1. After enzymatic hydrolysis, the liquid fraction was separated by filtration. The pH was adjusted to 4.5-5.0 and the liquid was sterilized for fermentation. The fermentation of the hydrolyzate by Saccharomyces cerevesiae resulted in ethanol concentration and productivity of 5.6 g.L-1 and 1.41 g.L-1.h-1, respectively. The results obtained of efficiency and ethanol yield were 93.44% and 0.48 g/g glucose, respectively. The results obtained in this work indicate that cashew apple bagasse is an interesting raw material for ethanol production; however some aspects of microwave alkali pretreatment have to be further investigated to increase glucose concentration after enzymatic hydrolysis.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaVPR_TESE_1-170.pdf: 4608142 bytes, checksum: 9ed83cbe76a127f48714302cd74c674a (MD5) Previous issue date: 2010-11-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Recently, global demand for ethanol fuel has expanded very rapidly, and this should further increase in the near future, almost all ethanol fuel is produced by fermentation of sucrose or glucose in Brazil and produced by corn in the USA, but these raw materials will not be enough to satisfy international demand. The aim of this work was studied the ethanol production from cashew apple juice. A commercial strain of Saccharomyces cerevisiae was used for the production of ethanol by fermentation of cashew apple juice. Growth kinetics and ethanol productivity were calculated for batch fermentation with different initial sugar (glucose + fructose) concentration (from 24.4 to 103.1 g.L-1). Maximal ethanol, cell and glycerol concentrations (44.4 g.L-1, 17.17 g.L-1, 6.4 g.L-1, respectively) were obtained when 103.1 g.L-1 of initial sugar concentration were used, respectively. Ethanol yield (YP/S) was calculated as 0.49 g (g glucose + fructose)-1. Pretreatment of cashew apple bagasse (CAB) with dilute sulfuric acid was investigated and evaluated some factors such as sulfuric acid concentration, solid concentration and time of pretreatment at 121?C. The maximum glucose yield (162.9 mg/gCAB) was obtained by the hydrolysis with H2SO4 0.6 mol.L-1 at 121?C for 15 min. Hydrolysate, containing 16 ? 2.0 g.L-1 of glucose, was used as fermentation medium for ethanol production by S. cerevisiae and obtained a ethanol concentration of 10.0 g.L-1 after 4 with a yield and productivity of 0.48 g (g glucose)-1 and 1.43 g.L-1.h-1, respectively. The enzymatic hydrolysis of cashew apple bagasse treated with diluted acid (CAB-H) and alkali (CAB-OH) was studied and to evaluate its fermentation to ethanol using S. cerevisiae. Glucose conversion of 82 ? 2 mg per g CAB-H and 730 ? 20 mg per g CAB-OH was obtained when was used 2% (w/v) of solid and loading enzymatic of 30 FPU/g bagasse at 45 ?C. Ethanol concentration and productivity was achieved of 20.0 ? 0.2 g.L-1 and 3.33 g.L-1.h-1, respectively when using CAB-OH hydrolyzate (initial glucose concentration of 52.4 g.L-1). For CAB-H hydrolyzate (initial glucose concentration of 17.4 g.L-1), ethanol concentration and productivity was 8.2 ? 0.1 g.L-1 and 2.7 g.L-1.h-1, respectively. Hydrolyzates fermentation resulted in an ethanol yield of 0.38 g/g glucose and 0.47 g/g glucose, with pretreated CABOH and CAB-H, respectively. The potential of cashew apple bagasse as a source of sugars for ethanol production by Kluyveromyces marxianus CE025 was evaluated too in this work. First, the yeast CE025 was preliminary cultivated in a synthetic medium containing glucose and xylose. Results showed that it was able to produce ethanol and xylitol at pH 4.5. Next, cashew apple bagasse hydrolysate (CABH) was prepared by a diluted sulfuric acid pre-treatment. The fermentation of CABH was conducted at pH 4.5 in a batch-reactor, and only ethanol was produced by K. marxianus CE025. The influence of the temperature in the kinetic parameters was evaluated and best results of ethanol production (12.36 ? 0.06 g.L-1) was achieved at 30 ?C, which is also the optimum temperature for the formation of biomass and the ethanol with a volumetric production rate of 0.25 ? 0.01 g.L-1.h-1 and an ethanol yield of 0.42 ? 0.01 g/g glucose. The results of this study point out the potential of the cashew apple bagasse hydrolysate as a new source of sugars to produce ethanol by S. cerevisiae and K. marxianus CE025. With these results, conclude that the use of cashew apple juice and cashew apple bagasse as substrate for ethanol production will bring economic benefits to the process, because it is a low cost substrate and also solve a disposal problem, adding value to the chain and cashew nut production / Recentemente, a demanda mundial por etanol combust?vel tem se expandido de forma muito r?pida, sendo quase todo etanol combust?vel ? produzido por fermenta??o de sacarose no Brasil ou glicose de milho nos Estados Unidos, por?m, estas mat?rias-primas n?o ser?o suficientes para satisfazer a demanda internacional. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produ??o de bioetanol a partir do ped?nculo de caju. Para tal fim, inicialmente, estudou-se a produ??o de etanol utilizando o suco de caju como fonte de carbono, avaliando a influ?ncia da concentra??o inicial de substrato por Saccharomyces cerevisiae. Nessa etapa, os melhores resultados foram utilizando uma concentra??o inicial de a??car de 87,71 g.L-1 obtendo a concentra??o m?xima de etanol de 42,8 ? 3 g.L-1 com uma produtividade de 9,71 g.L-1.h-1 e rendimento de etanol de 0,49 g etanol/g glicose + frutose. Posteriormente, estudou-se a produ??o de etanol utilizando como material lignocelul?sico o baga?o de caju (CAB) que continha 20,9% celulose, 16,3% hemicelulose e 33,6% lignina + cinzas. Inicialmente estudou-se o pr?-tratamento do CAB com ?cido sulf?rico dilu?do avaliando-se diferentes par?metros, obtendo as maiores concentra??es dos a??cares glicose (22,8 ? 1,5 g.L-1) e xilarabin (arabinose + xilose plus, 29,2 ? 2,4 g.L-1), na fra??o l?quida (CAB-H), no pr?-tratamento conduzido em autoclave a 121?C por 15 min usando H2SO4 0,6 mol.L-1 e 30% m/v de CAB, com rendimentos de glicose, xilarabin e a??cares totais de 75,99 ? 5,0, 97,17 ? 8,1 e 173,16 ? 13,0 mg.(g de baga?o)-1, respectivamente. A convers?o obtida nesse pr?-tratamento com base na percentagem de celulose e hemicelulose do CAB foi 322,1 ? 20,1 mg glicose.(g celulose)-1 e 514,1 ? 43,1 mg xilarabin.(g hemicelulose)-1. Na fermenta??o do hidrolisado CAB-H por S. cerevisiae obteve-se 10 g.L-1 de etanol ap?s 4 horas de cultivo, com rendimento de 0,48 g.(g glicose)-1 e produtividade de 2,62 g.L-1h-1. Ap?s, estudou-se a hidr?lise enzim?tica do CAB ap?s pr?-tratamento com H2SO4 dilu?do (CAB-H) e alcalino (CAB-OH) e a fermenta??o dos hidrolisados por S. cerevisiae para produzir etanol. Uma convers?o de glicose de 82 ? 2 mg.(gCAB-H)-1 e 730 ? 20 mg.(gCAB-OH)-1 foi obtida utilizando 2% (m/v) de s?lidos e carga enzim?tica de 30 FPU.(g baga?o)-1 a 45?C. Na fermenta??o conduzida com o hidrolisado obtido da hidr?lise enzim?tica do CAB-OH, obteve-se uma concentra??o de etanol, produtividade e rendimento de 20,0 ? 0,2 g.L-1, 3,33 g.L-1.h-1 e 0,38 g.(g de glicose)-1, respectivamente. Para o hidrolisado da hidr?lise do CAB-H, a concentra??o de etanol foi 8,2 ? 0,1 g.L-1 com 2,7 g.L-1.h-1 de produtividade e rendimento de 0,47 g.(g glicose)-1 em 3 h de ensaio. O potencial do baga?o de caju como fonte de a??cares para a produ??o de etanol por Kluyveromyces marxianus CE025 tamb?m foi avaliado e verificou-se a influ?ncia da temperatura nos par?metros cin?ticos, sendo os ensaios conduzidos em batelada a pH 4,5, utilizado o hidrolisado (CAB-H) como fonte de carbono. Os melhores resultados para a produ??o de etanol foram a 30?C, coincidindo com a temperatura ?tima de crescimento, resultando em 12,36 ? 0,06 g.L-1 de etanol, com uma taxa volum?trica de produ??o de 0,26 ? 0,01 g.L-1.h-1 e rendimento de 0,42 ? 0,01 g.(g de glicose)- 1. Os resultados apresentados demonstram o potencial do ped?nculo de caju (suco e baga?o) como nova fonte de carbono para produzir etanol por S. cerevisiae e K. marxianus CE025

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / In this work, the ethanol production from cashew bagasse was studied after acid followed by alkali pretreatment (CAB-OH) using the Separate Hydrolysis and Fermentation (SHF) and Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) processes. In SHF process, the hydrolysate obtained from enzymatic hydrolysis of CAB-OH was used as carbon source for fermentation with different strains of Saccharomyces (S. cerevisiae CCA008, S. cerevisiae 01, S. cerevisiae 02 and Saccharomyces sp. 1238), Kluyveromyces (K. marxianus CCA510, CE025 and ATCC36907) and Hanseniaspora sp. GPBio03. The bioprocess was conducted at 30 ÂC and 50 g.L-1 initial glucose concentration. The K. marxianus ATCC36907 achieved ethanol concentration of 20 g.L-1 with consumption of all glucose in the hydrolysate. Similar results were obtained with Saccharomyces strains and higher ethanol concentration (23.43 g.L-1) was obtained by Saccharomyces sp. 1238. The maximum ethanol concentration of 24.54 g.L-1 was achieved by Hanseniaspora sp. GPBio03. Focused on further studies using SSF process, it was evaluated the temperature influence of thermotolerant yeast K. marxianus ATCC36907 in glucose and enzymatic hydrolysate from CAB-OH. The results showed that the temperature (30, 35, 40, 45 and 50 ÂC) did not affect the values of YE/G (0.45 to 0.46 gethanol/gglucose) using glucose as substrate. Moreover, the ethanol yields obtained with enzymatic hydrolysate were slightly influenced by temperature, 0.39 and 0.43 gethanol/gglucose were obtained at 30 and 40 ÂC, respectively. Based on this, the SSF of CAB-OH and K. marxianus ATCC36907 was conducted at 40 ÂC with cellulases from Celluclast 1.5L at 15 FPU/gcellulose. The highest ethanol concentration (24.90  0.89 g.L-1) was obtained with 76h of fermentation with 0.33 g.L-1.h-1, 0.34 gethanol/gglucose and 66.3% of productivity, YʹE/G and of ethanol efficiency, respectively. In enzymatic hydrolysis studies, the cellulase NS 22074 at 30 FPU/gcellulose without cellobiases supplementation resulted in glucose yield of 93.77  2.72% which is promising for studies of SSF with this enzyme complex. The temperature (40, 42 , 45 and 50 ÂC) influence in SSF process using microcrystalline cellulose, in contrast with SHF results, higher ethanol concentration, 19.86  0.32 g.L-1, was obtained at 40 ÂC. The SSF using CAB-OH, 30 FPU/gcellulose cellulases NS 22074 at 40 ÂC showed higher ethanol concentration of 37.35  0.64 g.L-1 at 80h, with productivity of 0.46 g.L-1.h-1. In this condition, there was an increase of YʹE/G from 0.34 to 0.49 gethanol/gglucose and the ethanol efficiency from 66.3% to 95.59% when compared to results obtained with SSF using Celluclast 1.5L. Based on the results of efficiency and ethanol yield (YʹE/G), the cashew apple bagasse showed as lignocelulose feedstock promising material for second generation ethanol production by SSF process using the yeast K. marxianus ATCC36907 and NS 22074 cellulases complex. / Nesse trabalho, estudou-se a produÃÃo de etanol de bagaÃo de caju apÃs prÃ-tratamento Ãcido seguido de Ãlcali (CAB-OH) atravÃs dos processos de FermentaÃÃo e HidrÃlise Separadas (SHF) e FermentaÃÃo e HidrÃlise SimultÃneas (SSF). No processo SHF, o hidrolisado obtido da hidrÃlise enzimÃtica de CAB-OH foi submetido à etapa de fermentaÃÃo com diferentes linhagens de Saccharomyces (S. cerevisiae CCA008, Saccharomyces sp. 1238, S. cerevisiae 01, S. cerevisiae 02), Kluyveromyces (K. marxianus CCA510, CE025 e ATCC36907) e Hanseniaspora sp. GPBio03. A fermentaÃÃo do hidrolisado foi conduzida a 30 ÂC com concentraÃÃo inicial de glicose de 50 g.L-1. ApÃs o screening de leveduras, a linhagem de K. marxianus ATCC36907 destacou-se com maior concentraÃÃo de etanol de 20 g.L-1 com consumo de toda glicose no hidrolisado. Resultados similares foram obtidos com Saccharomyces sp. 1238 e com a levedura isolada do caju (Hanseniaspora sp. GPBio03) com maiores concentraÃÃes de etanol de 22,41 g.L-1 e 24,54 g.L-1, respectivamente. Com o propÃsito de estudos posteriores de SSF, avaliou-se a influÃncia da temperatura da levedura termotolerante K. marxianus ATCC36907 em glicose PA e hidrolisado enzimÃtico de CAB-OH. Os resultados mostraram que para a glicose PA, a variaÃÃo da temperatura (30, 35, 40, 45 e 50 ÂC) nÃo influenciou nos valores de conversÃo de glicose em etanol (YE/G) obtendo-se valores na faixa de 0,45-0,46 getanol/gglicose. Por outro lado, os resultados de YE/G em hidrolisado enzimÃtico foram ligeiramente influenciados pela temperatura, obtendo-se 0,39 getanol/gglicose a 30ÂC e 0,43 getanol/gglicose a 40 ÂC. Em seguida, realizou-se a SSF de CAB-OH com K. marxianus ATCC36907 a 40 ÂC e celulases de Celluclast 1.5L a 15 FPU/gcelulose. A maior concentraÃÃo de etanol (24,90  0,89 g.L-1) foi obtida em 76h de fermentaÃÃo com produtividade de 0,33 g.L-1.h-1, conversÃo de glicose em etanol (YʹE/G) de 0,34 e eficiÃncia de produÃÃo de etanol de 66,3%. Contudo, visando aumentar a produÃÃo de etanol em estudos posteriores de SSF, realizou-se o estudo de hidrÃlise enzimÃtica com outros complexos de celulases (NS 22074) e celobiases (NS 50010). Os resultados de hidrÃlise enzimÃtica mostraram que a atividade de celulases NS 22074 a 30 FPU/gcelulose sem suplementaÃÃo de celobiase resultou no rendimento de glicose de 93,77  2,72% sendo resultado promissor para estudos de SSF com esse complexo enzimÃtico. Nos ensaios de SSF com celulases do complexo NS 22074, inicialmente realizou-se o estudo da temperatura (40, 42, 45 e 50 ÂC) com K. marxianus ATCC36907 utilizando celulose microcristalina; e, em contrapartida com os resultados SHF, na temperatura de 40 ÂC foi obtida a maior concentraÃÃo de etanol de 19,86  0,32 g.L-1, em 72h de fermentaÃÃo. Diante desses resultados, realizou-se o processo de SSF de CAB-OH nas seguintes condiÃÃes: 40 ÂC de temperatura e 30 FPU/gcelulose do complexo de celulases NS 22074. A maior concentraÃÃo de etanol (37,35  0,64 g.L-1) foi obtida em 80h de fermentaÃÃo, com produtividade de 0,46 g.L-1.h-1. Diante desses resultados, observa-se que a mudanÃa do complexo enzimÃtico de Celluclast 1.5L para NS 22074 proporcionou o aumento no valor de YʹE/G de 0,34 getanol/gglicose para 0,49 getanol/gglicose e no rendimento de etanol de 66,3% para 95,59%, o que torna o bagaÃo de caju prÃ-tratado promissor como matÃria-prima para produÃÃo de etanol de segunda geraÃÃo por processo SSF utilizando a levedura K. marxianus ATCC36907.