Submitted by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2016-12-01T18:14:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) philipe_luan_brito.pdf: 1575319 bytes, checksum: fbec2867a577d1c18c943afc8609f8e3 (MD5) / Submitted by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2016-12-01T18:31:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) philipe_luan_brito.pdf: 1575319 bytes, checksum: fbec2867a577d1c18c943afc8609f8e3 (MD5) / Submitted by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2016-12-01T18:34:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) philipe_luan_brito.pdf: 1575319 bytes, checksum: fbec2867a577d1c18c943afc8609f8e3 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2016-12-01T18:34:15Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) philipe_luan_brito.pdf: 1575319 bytes, checksum: fbec2867a577d1c18c943afc8609f8e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-01T18:34:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) philipe_luan_brito.pdf: 1575319 bytes, checksum: fbec2867a577d1c18c943afc8609f8e3 (MD5) Previous issue date: 2016 / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Nas ?ltimas d?cadas tem se intensificado o estudo de estrat?gias que proporcionem melhores rendimentos em etanol a partir do uso de biomassas lignocelul?sicas. Neste trabalho foi utilizado o res?duo agroindustrial do processo de beneficiamento do ?leo do dend? (Elaeis guineensis) para obten??o de um hidrolisado ?cido hemicelul?sico para posterior fermenta??o. O hidrolisado foi obtido atrav?s da utiliza??o de ?cido sulf?rico dilu?do o qual se mostrou eficiente na solubiliza??o da hemicelulose. Tr?s m?todos de destoxifica??o dos inibidores foram testados dentre os quais se destacaram os tratamentos por carv?o ativado e a combina??o do tratamento empregando overliming e carv?o ativado, com remo??o de compostos fen?licos, furfural e 5-hidroximetilfurfural acima de 90% do hidrolisado. As linhagens de Scheffersomyces stipitis NRRLY 1214 e NRRLY 7124 apresentaram os maiores valores de etanol, com valores correspondentes de 6,2 e 6,13 g L-1, no meio destoxificado por overliming com suplementa??o. Estas linhagens, neste mesmo meio, alcan?aram as maiores taxas de Yp/s (0,32 e 0,33) e Ef (64,46 e 64,89%). Os dados obtidos corroboram que as linhagens estudadas apresentam potencial para a fermenta??o da fra??o hemicelul?sica da torta de dend?. O uso de meio de hidrolisado ?cido da torta de dend?, sem suplementa??o, se mostra invi?vel nas condi??es testadas, pois reflete em valores insignificantes de etanol. Os dados obtidos contribuir?o de forma positiva no aproveitamento de res?duos agroindustriais, bem como para os avan?os na ?rea de obten??o de etanol de segunda gera??o. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-gradua??o em Biocombust?veis, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2016. / In recent decades, the study of strategies that provide better yields in ethanol from lignocellulosic biomass has intensified. In this study we used the agroindustrial residue from the palm oil milling process (Elaeis guineensis) to obtain an acid-hydrolyzed hemicellulose for fermentation. The hydrolyzate was obtained using dilute sulfuric acid, which was efficient at dissolving the hemicellulose. Three methods of detoxification of inhibitors were tested, including the use of activated carbon treatment and a combination treatment employing overliming and activated carbon. Greater than 90% of the phenolic substances, furfural and 5-hydroxymethylfurfural were removed from the hydrolysis product. The NRRLY 1214 and NRRLY7124 strains of Scheffersomyces stipitis produced the highest yields of ethanol, 6.2 and 6.13 g L-1, in the medium detoxified by the overliming procedure. These strains achieved the highest rates of Yp / s (0.32 and 0.33) and Ef (64.46 and 64.89%) in the same medium. The data confirm that these strains have a potential for fermentation of the hemicellulose fraction of palm kernel cake. The use of the acid hydrolyzate of palm kernel cake without supplementation was shown to be unfeasible under the conditions tested, as reflected in the insignificant yields of ethanol. The data obtained will contribute positively to the use of agro-industrial waste, as well as to advances in the area of the production of second-generation ethanol.

Data de aprova??o ausente. / Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2017-02-02T17:06:42Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) philipe_luan_brito.pdf: 1575319 bytes, checksum: fbec2867a577d1c18c943afc8609f8e3 (MD5) / Rejected by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br), reason: Faltou fomento on 2017-02-02T18:12:58Z (GMT) / Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2017-02-02T18:30:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) philipe_luan_brito.pdf: 1575319 bytes, checksum: fbec2867a577d1c18c943afc8609f8e3 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-03-06T15:07:41Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) philipe_luan_brito.pdf: 1575319 bytes, checksum: fbec2867a577d1c18c943afc8609f8e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T15:07:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) philipe_luan_brito.pdf: 1575319 bytes, checksum: fbec2867a577d1c18c943afc8609f8e3 (MD5) Previous issue date: 2016 / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Nas ?ltimas d?cadas tem se intensificado o estudo de estrat?gias que proporcionem melhores rendimentos em etanol a partir do uso de biomassas lignocelul?sicas. Neste trabalho foi utilizado o res?duo agroindustrial do processo de beneficiamento do ?leo do dend? (Elaeis guineensis) para obten??o de um hidrolisado ?cido hemicelul?sico para posterior fermenta??o. O hidrolisado foi obtido atrav?s da utiliza??o de ?cido sulf?rico dilu?do o qual se mostrou eficiente na solubiliza??o da hemicelulose. Tr?s m?todos de destoxifica??o dos inibidores foram testados dentre os quais se destacaram os tratamentos por carv?o ativado e a combina??o do tratamento empregando overliming e carv?o ativado, com remo??o de compostos fen?licos, furfural e 5-hidroximetilfurfural acima de 90% do hidrolisado. As linhagens de Scheffersomyces stipitis NRRLY 1214 e NRRLY 7124 apresentaram os maiores valores de etanol, com valores correspondentes de 6,2 e 6,13 g L-1, no meio destoxificado por overliming com suplementa??o. Estas linhagens, neste mesmo meio, alcan?aram as maiores taxas de Yp/s (0,32 e 0,33) e Ef (64,46 e 64,89%). Os dados obtidos corroboram que as linhagens estudadas apresentam potencial para a fermenta??o da fra??o hemicelul?sica da torta de dend?. O uso de meio de hidrolisado ?cido da torta de dend?, sem suplementa??o, se mostra invi?vel nas condi??es testadas, pois reflete em valores insignificantes de etanol. Os dados obtidos contribuir?o de forma positiva no aproveitamento de res?duos agroindustriais, bem como para os avan?os na ?rea de obten??o de etanol de segunda gera??o. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-gradua??o em Biocombust?veis, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, [2016]. / In recent decades, the study of strategies that provide better yields in ethanol from lignocellulosic biomass has intensified. In this study we used the agroindustrial residue from the palm oil milling process (Elaeis guineensis) to obtain an acid-hydrolyzed hemicellulose for fermentation. The hydrolyzate was obtained using dilute sulfuric acid, which was efficient at dissolving the hemicellulose. Three methods of detoxification of inhibitors were tested, including the use of activated carbon treatment and a combination treatment employing overliming and activated carbon. Greater than 90% of the phenolic substances, furfural and 5-hydroxymethylfurfural were removed from the hydrolysis product. The NRRLY 1214 and NRRLY7124 strains of Scheffersomyces stipitis produced the highest yields of ethanol, 6.2 and 6.13 g L-1, in the medium detoxified by the overliming procedure. These strains achieved the highest rates of Yp / s (0.32 and 0.33) and Ef (64.46 and 64.89%) in the same medium. The data confirm that these strains have a potential for fermentation of the hemicellulose fraction of palm kernel cake. The use of the acid hydrolyzate of palm kernel cake without supplementation was shown to be unfeasible under the conditions tested, as reflected in the insignificant yields of ethanol. The data obtained will contribute positively to the use of agro-industrial waste, as well as to advances in the area of the production of second-generation ethanol.

O presente estudo teve como objetivo avaliar a conversão dos açúcares do bagaço de cana em etanol, com foco na integração entre o pré-tratamento com H2SO4 diluído, sacarificação com celulases comerciais e fermentação com Scheffersomyces stipitis DSM- 3651, buscando-se uma configuração simplificada. Previamente aos ensaios de integração, o bagaço foi moído para a redução de sua heterogeneidade granulométrica. Após a moagem, o bagaço foi submetido a fracionamento, por fluxo de ar, separando frações de fibras e finos. Estas frações foram submetidas a analise composicional e observou-se que a fração de finos possui elevados teores de cinzas e extrativos, além de baixo teor de lignina em relação à fração de fibras, entretanto a estratégia de fracionamento do bagaço não foi seletiva. Os experimentos de definição da condição de pré-tratamento mais adequada para a avaliação entre integração entre sacarificação e fermentação foram conduzidos em reator Parr (2 gal) com 2Kg de mistura reacional, incluindo bagaço (10%), água e ácido. Três condições operacionais de pré-tratamento foram avaliadas: 140°C/1%H2SO4/20 min, 150°C/2% H2SO4/30 min e 160°C/3% H2SO4/40 min. Após o pré-tratamento, o slurry foi separado em sólido pré-tratado e hidrolisado hemicelulósico, por filtração. Em seguida o bagaço pré-tratado foi lavado exaustivamente com água destilada e submetido à hidrólise enzimática com celulases (10 FPU/g bagaço) por 72h. Paralelamente, o hidrolisado foi submetido à fermentação com S. stipitis (3 g/L) por 120h. As composições das frações geradas após o pré-tratamento (bagaço pré-tratado, hidrolisado e água de lavagem), quanto aos teores de açúcares e sólidos (solúveis e insolúveis) foram determinadas. As três condições de pré-tratamento levaram a remoção completa de hemicelulose do bagaço, e o aumento da severidade do pré-tratamento acarretou em aumento da eficiência de sacarificação dos sólidos pré-tratados, porém em menor recuperação de glicose após hidrólise enzimática. Por outro lado, o aumento da severidade do pré-tratamento prejudicou a recuperação de açúcares no hidrolisado hemicelulósico, elevando concentrações de ácido acético, furfural e HMF, resultando em inibição completa de fermentação daqueles obtidos nas condições de 150°C e 160°C. A conversão do sólido prétratado (lavado ou não-lavado) + hidrolisado (destoxificado ou não), e do slurry completo (destoxificado ou não) ambos obtidos após pré-tratamento à 140°C, foi avaliada em duas configurações, respectivamente: \"Fermentação do hidrolisado hemicelulósico (FHH), em separado da sacarificação do sólido pré-tratado e da fermentação do hidrolisado celulósico, separadas (SHF)\" e \"Sacarificação do sólido pré-tratado, em separado da co-fermentação dos hidrolisados celulósico e hemicelulósico, integradas (ISHCF)\". Na primeira, observouse que a destoxificação do hidrolisado com lacase (1U/mL) aumentou a produção de etanol, e possibilitou a redução do tempo de conversão em 48h. A sacarificação de sólidos não-lavados foi prejudicada pela presença de compostos solúveis e o condicionamento com lacase não influenciou a eficiência de sacarificação. A eficiência máxima de conversão em configuração de SHF+FHH foi de 28,4%, devido a não lavagem do sólido pré-tratado (13,7%) e destoxificação do HH (14,7%). Em ISHCF, observou-se que a eficiência de conversão de slurry integral destoxificado com lacase é mais alta (38,9%) do que em SHF+FHH, devido a não separação sólido-líquido e maior disponibilidade de açúcares. / This study aimed to evaluate the conversion of sugarcane bagasse into ethanol, focusing on integration between pretreatment with dilute H2SO4, saccharification with commercial cellulases and fermentation with Scheffersomyces stipitis DSM-3651, in a simplified design process. Prior to integration assays, the bagasse was milled to reduce its granulometric heterogeneity. After milling, the fractions of bagasse (fiber and pith) were separated by air flow. These fractions had their chemical composition determined and it was observed that pith fraction has higher content of ash, soluble extractives and low lignin content than fiber fraction; however the separation method was not selective. The experiments to define the most suitable pretreatment condition for evaluating the integration between saccharification and fermentation were conducted in a Parr reactor (2 gal) with 2 kg of reaction mixture, including bagasse (10%), water and acid. Three operational conditions of pretreatment were evaluated: 140°C/1% H2SO4/20min, 150°C/ 2% H2SO4/30 min and 160°C/3% H2SO4/40min. After pretreatment, the slurry was separated in pretreated solid and hemicellulosic hydrolyzate, by filtration. The pretreated solid was thoroughly washed with distilled water and submitted to enzymatic hydrolysis with cellulases (10 FPU / g residue) for 72h. In parallel, the hemicelullosic hydrolyzate was submitted to fermentation with S. stipitis (3 g / L) for 120h. The compositions of the fractions generated after pretreatment (pretreated bagasse, hemicellulosic hydrolyzate and washing water), regarding sugars and solids (soluble and insoluble) contents were determined. All pretreatment conditions led to complete removal of hemicellulose from the bagasse, and the increase of pretreatment severity improved the saccharification yield of pretreated solid, but, leaded to low recovery of glucose after enzymatic hydrolysis. On the other hand, the increase of pretreatement severity impaired the recovery of sugars in hemicellulosic hydrolysate besides increasing the concentrations of acetic acid, furfural and HMF, resulting in complete inhibition of fermentation of those obtained under the pretreatement conditions of 150°C and 160°C. The conversion of pretreated solid (washed and non-washed) + hemicellulosic hydrolyzate (with or without detoxification) and of the whole slurry, both obtained at 140°C was evaluated in two process designs, respectively: \"Fermentation of hemicellulosic hydrolyzate (FHH), separated from hydrolysis of pretreated solid and fermentation of cellulosic hydrolyzate, separately (SHF)\" and \"Integrated hydrolysis of pretreated solid separated from co-fermentation of cellulosic and hemicellulosic hydrolysates (ISHCF)\". In the first, it was observed that the detoxification of the hydrolyzate with laccase (1U / ml) improved the ethanol production, particularly for conversion time. The saccharification of non-washed solid was hampered by the presence of soluble compounds and its conditioning treatment with laccase did not influence the saccharification yield. The maximum conversion efficiency in SHF + FHH configuration was 28.4% due to not washing the pretreated solid (13.7%) and detoxification of hemicellulosic hydrolysate (14.7%). In the second process design, it was observed that the conversion efficiency of whole slurry, with laccase detoxification, was higher (38.9%) than in the separate configuration, with a lower conversion time.

O presente estudo teve como objetivo avaliar a conversão dos açúcares do bagaço de cana em etanol, com foco na integração entre o pré-tratamento com H2SO4 diluído, sacarificação com celulases comerciais e fermentação com Scheffersomyces stipitis DSM- 3651, buscando-se uma configuração simplificada. Previamente aos ensaios de integração, o bagaço foi moído para a redução de sua heterogeneidade granulométrica. Após a moagem, o bagaço foi submetido a fracionamento, por fluxo de ar, separando frações de fibras e finos. Estas frações foram submetidas a analise composicional e observou-se que a fração de finos possui elevados teores de cinzas e extrativos, além de baixo teor de lignina em relação à fração de fibras, entretanto a estratégia de fracionamento do bagaço não foi seletiva. Os experimentos de definição da condição de pré-tratamento mais adequada para a avaliação entre integração entre sacarificação e fermentação foram conduzidos em reator Parr (2 gal) com 2Kg de mistura reacional, incluindo bagaço (10%), água e ácido. Três condições operacionais de pré-tratamento foram avaliadas: 140°C/1%H2SO4/20 min, 150°C/2% H2SO4/30 min e 160°C/3% H2SO4/40 min. Após o pré-tratamento, o slurry foi separado em sólido pré-tratado e hidrolisado hemicelulósico, por filtração. Em seguida o bagaço pré-tratado foi lavado exaustivamente com água destilada e submetido à hidrólise enzimática com celulases (10 FPU/g bagaço) por 72h. Paralelamente, o hidrolisado foi submetido à fermentação com S. stipitis (3 g/L) por 120h. As composições das frações geradas após o pré-tratamento (bagaço pré-tratado, hidrolisado e água de lavagem), quanto aos teores de açúcares e sólidos (solúveis e insolúveis) foram determinadas. As três condições de pré-tratamento levaram a remoção completa de hemicelulose do bagaço, e o aumento da severidade do pré-tratamento acarretou em aumento da eficiência de sacarificação dos sólidos pré-tratados, porém em menor recuperação de glicose após hidrólise enzimática. Por outro lado, o aumento da severidade do pré-tratamento prejudicou a recuperação de açúcares no hidrolisado hemicelulósico, elevando concentrações de ácido acético, furfural e HMF, resultando em inibição completa de fermentação daqueles obtidos nas condições de 150°C e 160°C. A conversão do sólido prétratado (lavado ou não-lavado) + hidrolisado (destoxificado ou não), e do slurry completo (destoxificado ou não) ambos obtidos após pré-tratamento à 140°C, foi avaliada em duas configurações, respectivamente: \"Fermentação do hidrolisado hemicelulósico (FHH), em separado da sacarificação do sólido pré-tratado e da fermentação do hidrolisado celulósico, separadas (SHF)\" e \"Sacarificação do sólido pré-tratado, em separado da co-fermentação dos hidrolisados celulósico e hemicelulósico, integradas (ISHCF)\". Na primeira, observouse que a destoxificação do hidrolisado com lacase (1U/mL) aumentou a produção de etanol, e possibilitou a redução do tempo de conversão em 48h. A sacarificação de sólidos não-lavados foi prejudicada pela presença de compostos solúveis e o condicionamento com lacase não influenciou a eficiência de sacarificação. A eficiência máxima de conversão em configuração de SHF+FHH foi de 28,4%, devido a não lavagem do sólido pré-tratado (13,7%) e destoxificação do HH (14,7%). Em ISHCF, observou-se que a eficiência de conversão de slurry integral destoxificado com lacase é mais alta (38,9%) do que em SHF+FHH, devido a não separação sólido-líquido e maior disponibilidade de açúcares. / This study aimed to evaluate the conversion of sugarcane bagasse into ethanol, focusing on integration between pretreatment with dilute H2SO4, saccharification with commercial cellulases and fermentation with Scheffersomyces stipitis DSM-3651, in a simplified design process. Prior to integration assays, the bagasse was milled to reduce its granulometric heterogeneity. After milling, the fractions of bagasse (fiber and pith) were separated by air flow. These fractions had their chemical composition determined and it was observed that pith fraction has higher content of ash, soluble extractives and low lignin content than fiber fraction; however the separation method was not selective. The experiments to define the most suitable pretreatment condition for evaluating the integration between saccharification and fermentation were conducted in a Parr reactor (2 gal) with 2 kg of reaction mixture, including bagasse (10%), water and acid. Three operational conditions of pretreatment were evaluated: 140°C/1% H2SO4/20min, 150°C/ 2% H2SO4/30 min and 160°C/3% H2SO4/40min. After pretreatment, the slurry was separated in pretreated solid and hemicellulosic hydrolyzate, by filtration. The pretreated solid was thoroughly washed with distilled water and submitted to enzymatic hydrolysis with cellulases (10 FPU / g residue) for 72h. In parallel, the hemicelullosic hydrolyzate was submitted to fermentation with S. stipitis (3 g / L) for 120h. The compositions of the fractions generated after pretreatment (pretreated bagasse, hemicellulosic hydrolyzate and washing water), regarding sugars and solids (soluble and insoluble) contents were determined. All pretreatment conditions led to complete removal of hemicellulose from the bagasse, and the increase of pretreatment severity improved the saccharification yield of pretreated solid, but, leaded to low recovery of glucose after enzymatic hydrolysis. On the other hand, the increase of pretreatement severity impaired the recovery of sugars in hemicellulosic hydrolysate besides increasing the concentrations of acetic acid, furfural and HMF, resulting in complete inhibition of fermentation of those obtained under the pretreatement conditions of 150°C and 160°C. The conversion of pretreated solid (washed and non-washed) + hemicellulosic hydrolyzate (with or without detoxification) and of the whole slurry, both obtained at 140°C was evaluated in two process designs, respectively: \"Fermentation of hemicellulosic hydrolyzate (FHH), separated from hydrolysis of pretreated solid and fermentation of cellulosic hydrolyzate, separately (SHF)\" and \"Integrated hydrolysis of pretreated solid separated from co-fermentation of cellulosic and hemicellulosic hydrolysates (ISHCF)\". In the first, it was observed that the detoxification of the hydrolyzate with laccase (1U / ml) improved the ethanol production, particularly for conversion time. The saccharification of non-washed solid was hampered by the presence of soluble compounds and its conditioning treatment with laccase did not influence the saccharification yield. The maximum conversion efficiency in SHF + FHH configuration was 28.4% due to not washing the pretreated solid (13.7%) and detoxification of hemicellulosic hydrolysate (14.7%). In the second process design, it was observed that the conversion efficiency of whole slurry, with laccase detoxification, was higher (38.9%) than in the separate configuration, with a lower conversion time.