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Previous issue date: 2016-06-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Este trabalho, em uma primeira etapa, investiga a aplica??o da espectroscopia no infravermelho pr?ximo para a caracteriza??o qualitativa r?pida da fibra da casca de coco verde e avalia o potencial deste material lignocelul?sico para a produ??o de etanol de segunda gera??o. Em uma segunda etapa, os dados de espectroscopia no infravermelho pr?ximo foram associados a m?todos de pr?-tratamento matem?tico de dados diferentes. M?todos de calibra??o multivariada foram investigados quanto ao seu potencial para o monitoramento em tempo real do processo de hidr?lise enzim?tica da fibra da casca de coco verde. A fibra da casca de coco verde foi submetida a quatro tipos de pr?-tratamentos f?sico-qu?micos: Pr?-tratamento com ?cido sulf?rico dilu?do (2% p/v), pr?-tratamento com ?cido fosf?rico dilu?do (0,2% p/v), pr?-tratamento alcalino (NaOH 0,5% p/v) e pr?-tratamento hidrot?rmico. Foram avaliadas as mudan?as de morfologia, composi??o qu?mica e de ?ndice de cristalinidade ocasionadas pelos pr?-tratamentos f?sico-qu?micos utilizados. Tamb?m foram investigadas a influ?ncia dos pr?-tratamentos nos rendimentos da hidr?lise enzim?tica e no rendimento de etanol te?rico deste processo. Mudan?as nos teores de lignina, hemicelulose e celulose cristalina foram caracterizadas por m?todos tradicionais, como MEV, DRX e utilizando um m?todo anal?tico alternativo, a espectroscopia NIR, onde bons resultados foram obtidos. O pr?-tratamento com ?cido fosf?rico dilu?do mostrou-se como o mais eficiente quando se visa ? produ??o de bioetanol, resultando em 39,16% de rendimento de hidr?lise enzim?tica e 83,68 L/t de fibra de rendimento de etanol te?rico. Os modelos de calibra??o para o monitoramento foram constru?dos e otimizados pelo processo de valida??o cruzada e a capacidade preditiva destes foram analisadas pelo processo de valida??o externa. Os pr?-tratamento matem?ticos realizados nos dados espectrais foram a varia??o padr?o normal (Standard normal variate-SNV), corre??o multiplicativa de luz (Multiplicative scatter correction-MSC) e suaviza??o por media m?vel (Smoothing moving average-SMA) associados a 1? e 2? derivada de Savitzky-Golay. Os intervalos de calibra??o para ART, glicose, convers?o de celulose e rendimento de etanol te?rico foram: 0,12 ? 7,87 g.L-1; 0,00 ? 5,87 g.L-1; 0,00 ? 28,85% e 0,00 ? 61,68 L/t de fibra. Os melhores modelos de calibra??o para quantifica??o de ART, glicose, convers?o de celulose e rendimento de etanol te?rico foram obtidos para o pr?-tratamento matem?tico SMA + 2? derivada apresentando valores de R2 e RMSEP iguais a, 0,98 e 0,1994 g.L-1, para ART; 0,99 e 0,0266g.L-1, para glicose; 0,99 e 0,1839%, para convers?o de celulose; 0,99 e 0,2279 L/t para rendimento de etanol te?rico. Os modelos de calibra??o obtidos foram utilizados para o monitoramento de um processo de hidr?lise enzim?tica da fibra da casca de coco verde com a obten??o de resultados satisfat?rios para o monitoramento da etapa de hidr?lise enzim?tica do processo de fabrica??o de etanol de segunda gera??o. / This study investigates the application of near infrared spectroscopy for rapid qualitative characterization of coconut husk fiber and evaluates the potential of this lignocellulosic material for producing second-generation ethanol. The near infrared spectroscopy associated with methods of data mathematical pretreatment and multivariate calibration methods have been used to their potential for real time monitoring of coconut husk fiber enzymatic hydrolysis process. The coconut husk was subjected to four types of physico-chemical pretreatments: Pretreatment with dilute sulfuric acid (2% w/v), pretreatment with dilute phosphoric acid (0.2% w/v), alkaline pretreatment (NaOH 0.5% w/v) and hydrothermal pretreatment. Morphological changes, chemical composition and crystallinity index variations caused by the physical-chemical pretreatments were evaluated. Also, the influence of pretreatments in enzymatic hydrolysis yield and the theoretical ethanol yield was investigated. The changes in lignin, hemicellulose and crystalline cellulose were characterized by traditional methods such as SEM and XRD as well as using an alternative analytical method such as NIR spectroscopy showing good results. Pretreatment with dilute phosphoric acid proved to be more efficient aiming the production of bioethanol, resulting in aproximately 39.16% of enzymatic hydrolysis yield and 83.68 L/t of theoretical ethanol yield. The monitoring calibration models were built and optimized with the cross-validation process and the models predictive ability were analyzed by the external validation. The mathematical pretreatments performed on spectral data were Standard normal variation (SNV), Multiplicative scatter correction (MSC) and Smoothing moving average (SMA) coupled with 1st and 2nd derivative of Savitzky-Golay. The calibration intervals for ART, glucose, cellulose conversion and theoretical ethanol yield were: 0.12 ? 7.87 g.L-1; 0.00 ? 5.87 g.L-1; 0.00 ? 28.85% and 0,00 ? 61,68 L/t of fiber. The best calibration models for quantification of ART, glucose, cellulose conversion and the theoretical ethanol yield were obtained for the mathematical pretreatment SMA + 2nd derivative having R2 and RMSEP values equal to, 0.98 and 0.1994 g.L-1, for ART; 0.99 and 0,0266 g.L-1 for glucose; 0.99 and 0.1839% for cellulose conversion; 0.99 and 0.2279 L/t of theoretical ethanol yield. The obtained calibration models were used for monitoring an enzymatic hydrolysis process of coconut husk with satisfactory results.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/21611 |
| Date | 29 June 2016 |
| Creators | Nascimento, Ruthin?ia J?ssica Alves do |
| Contributors | 10847022404, http://lattes.cnpq.br/3324083094904117, Souza, Domingos Fabiano de Santana, 90595920500, http://lattes.cnpq.br/7400460833577257, Santos, Everaldo Silvino dos, 87510383404, http://lattes.cnpq.br/4330639792072559, Ribeiro, Marcelo Perencin de Arruda, 26654473809, http://lattes.cnpq.br/0381402687491195, Vasconcelos, Solange Maria de, 02846426490, http://lattes.cnpq.br/0221214430073812, Oliveira, Jackson Ara?jo de, Macedo, Gorete Ribeiro de |
| Publisher | PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM ENGENHARIA QU?MICA, UFRN, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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