Energy demand has grown due to the pressures caused by the emission control of greenhouse gases and due to oil exploration and its derivatives as an energy source. An alternative to reduce emissions of gases that cause the greenhouse effect is mix ethanol in gasoline to oxygenated. The worldwide increase generated by the demand for ethanol requires the search for alternative processes for implementation of ethanol production. An alternative is the fermentation of lignocellulosic biomass to bioethanol production. The degree of complexity involved in the structure and composition of the lignocellulosic biomass; and the availability of sugars present in cellulose and hemicellulose require pre-treatment processes in the production of lignocellulosic ethanol. The steps involved in the conversion of sugars to ethanol are pre-treatment, enzymatic hydrolysis and fermentation of the hydrolyzate. This work shows the results related to fermentability of pre-treated and hydrolyzed biomass Opuntia ficus-indica in order to compare the efficiency of industrial strains of Saccharomyces cerevisiae and Kluyveromyces marxianus for ethanol production. In the methodology, it was employed an experimental design 2³ in order to obtain the best condition by the variables investigated concentration of acid (0.5%, 1.0%) pre-treatment time (30 min, 60 min) and the amount of mass (1g, 2g). The pre-treatment under the condition of 1.0% of sulfuric acid for 30 minutes with 2g of biomass was the best result, being the chosen condition to follow the enzymatic hydrolysis and fermentation steps. Ethanol production in the fermentation was 5.85 g L-1 with S. cerevisiae, 5.15 g L-1 at K.marxinus and 5.74 g L-1 with the process conducted with the two species. The consumption of reducing sugars during the fermentation stage were similar for the three fermentation conditions. / A exigência energética tem crescido devido às pressões provocadas pelo controle da emissão de gases do efeito estufa devido à exploração de petróleo e seus derivados como fonte de energia. Uma alternativa para redução da emissão de gases causadores do efeito estufa é a mistura do etanol na gasolina com agente antidetonante. O incremento mundial gerado pela demanda por etanol requer a busca por processos alternativos para implementação da produção. Uma alternativa é a fermentação da biomassa lignocelulósica para produção de bioetanol. O grau de complexidade envolvido na estrutura e composição da biomassa lignocelulósica; e a disponibilização dos açúcares presentes na celulose e hemicelulose requerem processos de pré-tratamento na produção de etanol lignocelulósico. As etapas envolvidas na conversão dos açúcares em etanol são: pré-tratamento, hidrólise enzimática e fermentação do hidrolisado. Nesse trabalho foi verificado a fermentabilidade da biomassa Opuntia fícus-indica pré-tratada e hidrolisada visando comparar a eficiência das cepas industriais de Saccharomyces cerevisiae e Kluyveromyces marxianus para produção de etanol. Na metodologia empregou-se um planejamento experimental 23 visando obter a melhor condição investigada através das variáveis: concentração de ácido (0,5%, 1,0%), tempo do pré-tratamento (30min, 60min) e quantidade de massa (1g, 2g). Os melhores resultados foram encontrados no pré-tratamento na condição de 1,0% de ácido sulfúrico por 30 minutos com 2g de biomassa, sendo a condição escolhida para seguir as etapas de hidrólise enzimática e fermentação. A produção de etanol nas fermentações foi de 5,85 g L-1 com S. cerevisiae, 5,15 g L-1 com K.marxinus e 5,74 g L-1 com processo conduzido com a duas espécies. O consumo de açúcares redutores durante a etapa de fermentação foi similar para as três condições de fermentação.

Submitted by Cristiane Shirayama (cristiane.shirayama@fgv.br) on 2011-05-31T16:09:17Z No. of bitstreams: 1 65080100018.pdf: 2357061 bytes, checksum: 86718b92b6b4e0077c982c066b3d28fb (MD5) / Approved for entry into archive by Vera Lúcia Mourão(vera.mourao@fgv.br) on 2011-05-31T20:32:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 65080100018.pdf: 2357061 bytes, checksum: 86718b92b6b4e0077c982c066b3d28fb (MD5) / Approved for entry into archive by Suzinei Teles Garcia Garcia(suzinei.garcia@fgv.br) on 2011-05-31T20:56:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 65080100018.pdf: 2357061 bytes, checksum: 86718b92b6b4e0077c982c066b3d28fb (MD5) / Made available in DSpace on 2011-06-01T15:46:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 65080100018.pdf: 2357061 bytes, checksum: 86718b92b6b4e0077c982c066b3d28fb (MD5) Previous issue date: 2010-11-08 / The rapid expansion of cultivation of sugarcane, essentially held from 2004, in the State of São Paulo, one of the most traditional and well localized of country in terms of logistics and proximity of large consumer centres, as well as in other states not so privileged, raised several discussions about the sustainability of the sector and possible breakthrough in land which, directly or indirectly, would undermine food production in the country. This encouraged the rapid industry organization, through its principal representative, UNICA, which initiated an irreversible process of professionalization and consolidation of large groups with a view to strengthening growth and to meet the challenges of "commoditization" of their products: sugar and ethanol. In this context, after project implementations as the "Green Ethanol Protocol" and "Agro-Envirnomental Zoning for the sugar-alcohol sector of the State of São Paulo" and subsequently "Agro-Ecological Zoning of cane" in Brazil, and dissemination of RFS2 "– Renewable Fuel Standard 2", in the United States, which may be considered key milestones to indicate that the industry must involve, either by socio-environmental, whether through external market growth opportunity (USA), and also without forgetting the growing fleet of vehicles flex-fuel in Brazil, it tries to develops at wide steps, evident that with greater focus and investment in the United States, in order to obtain greater industrial productivity, with the same amount of sugar cane planted area, which would accomplishes the two calls: the sustainability and the opening of the market. The second-generation ethanol is the central subject, and with greater expectation today, to the expected evolution of one of the fastest growing sectors and participation in the Brazilian economy. The laboratory researches demonstrate productive viability for this second-generation ethanol through cellulosic material hydrolysis, but the major problems are related to the absence of plants with commercial production scale, high processing time (enzymatic hydrolysis) and deterioration of equipment involved in the process (hydrolysis), and also the need for better studies to understand the replacement of bagasse to sugar cane trash in the process of electricity generation in the mills. This work showed, besides its limitations and due to the considered parameters, that the economic feasibility of second generation is a little bit far to be achieved and it’s dependent of the future prices of ethanol. The additional 85% (eight five percent) yield of ethanol liters per ton of sugarcane and price of R$ 800 (eight hundred reais) per cubic meters are input data, feasible to be obtained, in thesis, the net income but not the NPV. The incognits are the velocity for large scale production plant development and the prices behavior in face of the analyzed perspectives. In front of the achieved re results and discussion exposed, there are clealy possibilities for self-affirmation of the sector, which after decades of unsuccessful initiatives such as the Proálcool, and critics to their sustainability policies (social and environmental), can have a promising scenario for the perpetuation of its hegemony and avant-garde in the production of biofuel (ethanol), food (sugar) and electric power. / A rápida expansão da cultura da cana-de-açúcar, essencialmente ocorrida a partir de 2004, tanto no Estado de São Paulo, um dos mais tradicionais e mais bem localizado do país, em termos de logística e proximidade de grandes centros consumidores, bem como em outros não tão privilegiados, levantou diversas discussões sobre a sustentabilidade do setor e eventual avanço em terras que, direta e indiretamente, prejudicariam a produção de alimentos no país. Esse evento desencadeou uma rápida reorganização do setor, através de sua principal entidade representativa, a UNICA, e, fundamentalmente, iniciou um processo irreversível de profissionalização e consolidação de grandes grupos com o intuito de crescimento e fortalecimento para fazer frente aos desafios da 'comoditização' integral de seus produtos: o açúcar e o etanol. Nesse âmbito, após implementações de projetos como o 'Protocolo Etanol Verde' e o 'Zoneamento Agroambiental para o Setor Sucroalcooleiro do Estado de São Paulo', e posteriormente o 'Zoneamento Agro-Ecológico da Cana-de-Açúcar', no Brasil, e divulgação da 'RFS2 – Renewable Fuel Standard 2', nos Estados Unidos, os quais podem ser considerados pontos fundamentais para a indicação de que o setor deveria evoluir, seja via sócio-ambiental, ou através da oportunidade de crescimento do mercado externo (EUA), sem esquecer a crescente frota de veículos flex-fuel no Brasil, e tenta evoluir a passos largos, evidentemente que com maior enfoque e investimento tecnológico nos Estados Unidos, no sentido de obter maior produtividade industrial, com a mesma quantidade de área de cana plantada, o que atenderia aos dois apelos: o de sustentabilidade e o de abertura de mercado. O etanol de segunda geração é o assunto central, e de maior expectativa atualmente, para a esperada evolução de um dos setores de maior crescimento e participação na economia brasileira. As pesquisas de laboratório demonstram viabilidade produtiva do etanol de segunda geração, através da hidrólise do material celulósico, mas os grandes problemas estão relacionados à ausência de plantas com escala de produção comercial, elevado tempo de processamento (hidrólise enzimática) e deterioração de equipamentos envolvidos no processo (hidrólise ácida), além da necessidade de melhores estudos, para entendimento da substituição do bagaço pela palha da cana-de-açúcar, no processo de geração de energia elétrica nas unidades industriais. Este trabalho demonstrou, considerando suas limitações e parâmetros, que a viabilidade econômica para o etanol de segunda geração está um pouco distante de ser atingida e depende do preço futuro do etanol. O rendimento adicional de 85% (oitenta e cinco por cento) de litros de etanol, por tonelada de cana processada, e o preço de R$ 800 (oitocentos reais) o metro cúbico, são dados de entrada em tese factíveis de serem obtidos para geração de lucro líquido, mas não para o VPL. As incógnitas são a velocidade do desenvolvimento da planta de grande escala de produção e comportamento de preços diante das perspectivas analisadas. Diante dos resultados obtidos e do exposto, há a clara possibilidade de autoafirmação do setor que, após décadas de insucessos, como o do Proálcool, e críticas às suas políticas de sustentabilidade (sócio-ambiental), vislumbra um cenário promissor para a perpetuação de sua hegemonia e vanguarda na produção de biocombustível (etanol), alimento (açúcar) e energia elétrica.