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ALBERTO BRANDÃO TORRES NETO - TESE (PPGEQ) 2015.pdf: 1786888 bytes, checksum: d93a46d60c6d2323451d80eaecb9a9f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T12:27:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015-04-30 / Capes / A busca por alternativas à produção de etanol para atender a atual demanda faz surgir como matérias-primas alternativas ao caldo de cana-de-açúcar (etanol de 1ª geração), os materiais lignocelulósicos (etanol de 2ª geração), que apresentam em sua composição celulose, hemicelulose e lignina que podem ser convertidos, por meio de processos químicos e bioquímicos (hidrólises ácida e enzimática) em açúcares fermentáveis e, posteriormente, nesse biocombustível. Como material lignocelulósico surge-se a palma forrageira, uma cultura amplamente difundida, de fácil manejo e cultivada em todos os períodos do ano. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar os processos de hidrólises ácida/enzimática da palma forrageira para a sacarificação da celulose visando a produção de etanol, caracterizando-a físico-quimicamente/morfologicamente, além de realizar os processos químicos e bioquímicos da conversão da celulose, como também da hemicelulose em açúcares diretamente fermentáveis, verificando, por meio da metodologia de planejamento experimental, a influência das variáveis temperatura, concentração de ácido sulfúrico e relação massa seca de palma/ácido (hidrólise ácida) sobre concentração de glicose, como também a carga enzimática, bem como a relação massa seca de palma/extrato (hidrólise enzimática) sobre o rendimento de conversão da celulose em glicose, finalizando com a fermentação do licor hidrolisado obtido nas melhores condições do planejamento, determinando assim, os parâmetros do processo. Os resultados obtidos mostraram que a palma apresenta uma boa composição de celulose (37,34%) comparada a outros materiais estudados e baixos teores de hemicelulose (10,88%) e lignina (3,36%), dispensando-se assim, a realização de um pré-tratamento à hidrólise deste material. Os baixos teores de hemicelulose e lignina também puderam ser verificados por meio da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) que demonstraram um grau de desordem acentuado para a palma forrageira. Os modelos estatísticos obtidos para as hidrólises ácida/enzimática foram estatisticamente significativos ao nível de 95% de confiança, mostrando que, para hidrólise ácida, aumentando-se a concentração de ácido, diminuindo-se a relação massa seca de palma/ácido obtém-se concentrações de glicose no licor acima de 7500 mg/L, enquanto para a hidrólise enzimática, aumentando-se a carga enzimática e diminuindo-se a relação massa seca de palma/extrato obtém-se rendimentos de conversão maiores que 60%. Os parâmetros fermentativos do hidrolisado calculados mostraram que a palma forrageira apresenta-se como fonte potencial à produção de etanol, com conversão dos açúcares fermentáveis em torno de 98%. / The pursuit for alternatives to ethanol production in order to meet the current demand
raises as raw materials, besides the sugarcane broth (first generation ethanol), the
lignocellulosic materials (second generation ethanol), which have in their composition
cellulose, hemicellulose and lignin, that through chemicals and biochemical processes
(acid and enzymatic hydrolysis) can be converted into fermentable sugar and, after, into
biofuel. As an example the lignocellulosic material, there is the cactus pear, with a
widespread cropping of easy handling and cultivated in all periods of the year. Therefore,
the main goal of this paper was to study the cactus pear process of acid/enzymatic
hydrolysis for cellulose saccharification aiming ethanol production, characterizing it physic
chemically and morphologically, besides perform chemical and biochemical processes of
cellulose conversion, as well for the hemicelulose into directly fermentable sugars,
verifying by the experimental design, the influence of the variables: temperature and
sulfuric acid concentrations and the relation dry mass of cactus pear/acid concentration
(acid hydrolysis) over the glucose concentration. It was also studied the enzyme load and
the relation dry mass of cactus pear/extract (enzymatic hydrolysis) over the conversion of
cellulose into glucose efficiency, ending with the fermentation of the hydrolyzed liquor,
gathered in the best experimental design conditions, setting then the process parameters.
The results indicated that the cactus pear presents a considerable cellulose content
(37.34%) compared to other studied sources and low contents of hemicellulose (10.88%)
and lignin (3.36%), dismissing the execution of a pre-treatment in this material. The low
contents of hemicellulose and lignin also were verified by the Scanning Electron
Microscopy (SEM), which shows a high disorder level for the cactus pear. The statistic
models obtained for the acid and enzymatic hydrolysis were statically significant with 95%
reliability. The results showed that, for the acid hydrolysis, raising the acid concentration
and lowering the relation dry mass of cactus pear/acid it is obtained glucose concentrations in the liquor above 7500 mg/L, while for the enzymatic hydrolysis, raising de enzymatic load and lowering the relation dry mass of cactus pear/extract it is obtained conversion. efficiency above 60%. The hydrolyzate fermentation parameters calculated showed that cactus pear presents itself as a potential source for ethanol production, with conversion of fermentable sugars around 98%.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:riufcg/895 |
| Date | 06 June 2018 |
| Creators | TORRES NETO, Alberto Brandão. |
| Contributors | OLIVEIRA, Líbia de Sousa Conrado., FARIAS NETO, Severino Rodrigues de., SILVA, Flávio Luiz Honorato da., LEÃO, Douglas Alexandre Saraiva., LIMA, Flávia Cristina dos Santos. |
| Publisher | Universidade Federal de Campina Grande, PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA, UFCG, Brasil, Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca de Teses e Dissertações da UFCG, instname:Universidade Federal de Campina Grande, instacron:UFCG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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