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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:3472 |
| Date | 26 February 2010 |
| Creators | Tigressa Helena Soares Rodrigues |
| Contributors | Luciana Rocha Barros GonÃalves, Ana Maria Souto-Maior, Sueli Rodrigues |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia QuÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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