AgÃncia Nacional do PetrÃleo / CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / In this work, the ethanol production from cashew bagasse was studied after acid followed by alkali pretreatment (CAB-OH) using the Separate Hydrolysis and Fermentation (SHF) and Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) processes. In SHF process, the hydrolysate obtained from enzymatic hydrolysis of CAB-OH was used as carbon source for fermentation with different strains of Saccharomyces (S. cerevisiae CCA008, S. cerevisiae 01, S. cerevisiae 02 and Saccharomyces sp. 1238), Kluyveromyces (K. marxianus CCA510, CE025 and ATCC36907) and Hanseniaspora sp. GPBio03. The bioprocess was conducted at 30 ÂC and 50 g.L-1 initial glucose concentration. The K. marxianus ATCC36907 achieved ethanol concentration of 20 g.L-1 with consumption of all glucose in the hydrolysate. Similar results were obtained with Saccharomyces strains and higher ethanol concentration (23.43 g.L-1) was obtained by Saccharomyces sp. 1238. The maximum ethanol concentration of 24.54 g.L-1 was achieved by Hanseniaspora sp. GPBio03. Focused on further studies using SSF process, it was evaluated the temperature influence of thermotolerant yeast K. marxianus ATCC36907 in glucose and enzymatic hydrolysate from CAB-OH. The results showed that the temperature (30, 35, 40, 45 and 50 ÂC) did not affect the values of YE/G (0.45 to 0.46 gethanol/gglucose) using glucose as substrate. Moreover, the ethanol yields obtained with enzymatic hydrolysate were slightly influenced by temperature, 0.39 and 0.43 gethanol/gglucose were obtained at 30 and 40 ÂC, respectively. Based on this, the SSF of CAB-OH and K. marxianus ATCC36907 was conducted at 40 ÂC with cellulases from Celluclast 1.5L at 15 FPU/gcellulose. The highest ethanol concentration (24.90  0.89 g.L-1) was obtained with 76h of fermentation with 0.33 g.L-1.h-1, 0.34 gethanol/gglucose and 66.3% of productivity, YʹE/G and of ethanol efficiency, respectively. In enzymatic hydrolysis studies, the cellulase NS 22074 at 30 FPU/gcellulose without cellobiases supplementation resulted in glucose yield of 93.77  2.72% which is promising for studies of SSF with this enzyme complex. The temperature (40, 42 , 45 and 50 ÂC) influence in SSF process using microcrystalline cellulose, in contrast with SHF results, higher ethanol concentration, 19.86  0.32 g.L-1, was obtained at 40 ÂC. The SSF using CAB-OH, 30 FPU/gcellulose cellulases NS 22074 at 40 ÂC showed higher ethanol concentration of 37.35  0.64 g.L-1 at 80h, with productivity of 0.46 g.L-1.h-1. In this condition, there was an increase of YʹE/G from 0.34 to 0.49 gethanol/gglucose and the ethanol efficiency from 66.3% to 95.59% when compared to results obtained with SSF using Celluclast 1.5L. Based on the results of efficiency and ethanol yield (YʹE/G), the cashew apple bagasse showed as lignocelulose feedstock promising material for second generation ethanol production by SSF process using the yeast K. marxianus ATCC36907 and NS 22074 cellulases complex. / Nesse trabalho, estudou-se a produÃÃo de etanol de bagaÃo de caju apÃs prÃ-tratamento Ãcido seguido de Ãlcali (CAB-OH) atravÃs dos processos de FermentaÃÃo e HidrÃlise Separadas (SHF) e FermentaÃÃo e HidrÃlise SimultÃneas (SSF). No processo SHF, o hidrolisado obtido da hidrÃlise enzimÃtica de CAB-OH foi submetido à etapa de fermentaÃÃo com diferentes linhagens de Saccharomyces (S. cerevisiae CCA008, Saccharomyces sp. 1238, S. cerevisiae 01, S. cerevisiae 02), Kluyveromyces (K. marxianus CCA510, CE025 e ATCC36907) e Hanseniaspora sp. GPBio03. A fermentaÃÃo do hidrolisado foi conduzida a 30 ÂC com concentraÃÃo inicial de glicose de 50 g.L-1. ApÃs o screening de leveduras, a linhagem de K. marxianus ATCC36907 destacou-se com maior concentraÃÃo de etanol de 20 g.L-1 com consumo de toda glicose no hidrolisado. Resultados similares foram obtidos com Saccharomyces sp. 1238 e com a levedura isolada do caju (Hanseniaspora sp. GPBio03) com maiores concentraÃÃes de etanol de 22,41 g.L-1 e 24,54 g.L-1, respectivamente. Com o propÃsito de estudos posteriores de SSF, avaliou-se a influÃncia da temperatura da levedura termotolerante K. marxianus ATCC36907 em glicose PA e hidrolisado enzimÃtico de CAB-OH. Os resultados mostraram que para a glicose PA, a variaÃÃo da temperatura (30, 35, 40, 45 e 50 ÂC) nÃo influenciou nos valores de conversÃo de glicose em etanol (YE/G) obtendo-se valores na faixa de 0,45-0,46 getanol/gglicose. Por outro lado, os resultados de YE/G em hidrolisado enzimÃtico foram ligeiramente influenciados pela temperatura, obtendo-se 0,39 getanol/gglicose a 30ÂC e 0,43 getanol/gglicose a 40 ÂC. Em seguida, realizou-se a SSF de CAB-OH com K. marxianus ATCC36907 a 40 ÂC e celulases de Celluclast 1.5L a 15 FPU/gcelulose. A maior concentraÃÃo de etanol (24,90  0,89 g.L-1) foi obtida em 76h de fermentaÃÃo com produtividade de 0,33 g.L-1.h-1, conversÃo de glicose em etanol (YʹE/G) de 0,34 e eficiÃncia de produÃÃo de etanol de 66,3%. Contudo, visando aumentar a produÃÃo de etanol em estudos posteriores de SSF, realizou-se o estudo de hidrÃlise enzimÃtica com outros complexos de celulases (NS 22074) e celobiases (NS 50010). Os resultados de hidrÃlise enzimÃtica mostraram que a atividade de celulases NS 22074 a 30 FPU/gcelulose sem suplementaÃÃo de celobiase resultou no rendimento de glicose de 93,77  2,72% sendo resultado promissor para estudos de SSF com esse complexo enzimÃtico. Nos ensaios de SSF com celulases do complexo NS 22074, inicialmente realizou-se o estudo da temperatura (40, 42, 45 e 50 ÂC) com K. marxianus ATCC36907 utilizando celulose microcristalina; e, em contrapartida com os resultados SHF, na temperatura de 40 ÂC foi obtida a maior concentraÃÃo de etanol de 19,86  0,32 g.L-1, em 72h de fermentaÃÃo. Diante desses resultados, realizou-se o processo de SSF de CAB-OH nas seguintes condiÃÃes: 40 ÂC de temperatura e 30 FPU/gcelulose do complexo de celulases NS 22074. A maior concentraÃÃo de etanol (37,35  0,64 g.L-1) foi obtida em 80h de fermentaÃÃo, com produtividade de 0,46 g.L-1.h-1. Diante desses resultados, observa-se que a mudanÃa do complexo enzimÃtico de Celluclast 1.5L para NS 22074 proporcionou o aumento no valor de YʹE/G de 0,34 getanol/gglicose para 0,49 getanol/gglicose e no rendimento de etanol de 66,3% para 95,59%, o que torna o bagaÃo de caju prÃ-tratado promissor como matÃria-prima para produÃÃo de etanol de segunda geraÃÃo por processo SSF utilizando a levedura K. marxianus ATCC36907.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:9078 |
| Date | 14 March 2014 |
| Creators | Tigressa Helena Soares Rodrigues |
| Contributors | Luciana Rocha Barros GonÃalves, Maria Valderez Ponte Rocha, Sueli Rodrigues, Gustavo Adolfo Saavedra Pinto, Gorete Ribeiro de Macedo, Renato Carrhà LeitÃo |
| 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/doctoralThesis |
| 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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