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Previous issue date: 2016-10-21 / Devido aos problemas ambientais provenientes do petróleo e seus derivados, as
matrizes energéticas sustentáveis oriundas de vegetais ganham cada vez mais
espaço como o bioetanol no Brasil. Todavia, para serem ainda mais competitivos, os
biocombustíveis necessitam de maior aproveitamento do vegetal, utilização de
resíduos em seus processamentos e/ou aplicação do conceito de biorrefinarias. No
Brasil, a indústria do bambu atualmente utiliza-o quase que apenas para obtenção
de celulose, entretanto, o teor de extrativos tais como o amido contido nessa
gramínea, demonstra desvantagem operacional e para o meio ambiente perante
outras madeiras com a mesma finalidade. Devido a este fato, esta pesquisa teve o
objetivo de estudar a produção de bioetanol através do amido contido no colmo do
bambu para a produção de açúcares e posterior fermentação alcoólica, na tentativa
de aplicação do conceito de biorrefinaria celulose/bioetanol. Para a remoção do
amido utilizou-se colmos processados da espécie Bambusa vulgaris que foram
submetidos a tratamentos com água quente em sistema aberto e semiaberto, a este
último, foi acrescido 1 kgf/cm² de pressão. Para sacarificação do amido diretamente
na biomassa vegetal seguiu-se um planejamento fatorial 2³ com diferentes
concentrações de ácido sulfúrico diluído, tempo de reação e forma da biomassa
como variáveis independentes e o teor de açúcares redutores totais pelo método
DNS como variável de resposta. Após identificação do ponto ótimo do processo
através da análise de variâncias ANOVA, desenvolveu-se um sistema flash com
recuperação de vapor com a finalidade de mitigar e recuperar o furfural e 5hidroximetilfurfural,
subprodutos da hidrólise ácida com valor comercial e inibidores
de fermentação. Mediante a um sistema fechado simulado em frasco
hermeticamente fechado em autoclave comparou-se a eficiência do flash. As
biomassas residuais de alguns experimentos foram reservadas e caracterizadas
juntamente a biomassa vegetal in natura e compararam-se os resultados. O extrato
hidrolisado obtido do bambu, após pré-preparo a mosto, foi fermentado
paralelamente a uma fermentação de mosto padrão de glicose e foram calculados
seus parâmetros e perfis cinéticos. Os resultados obtidos evidenciaram que, devido
a matriz, houve dificuldades em remover o amido do bambu de forma direta pelos
métodos adotados, assim como, quantifica-lo com exatidão. Entretanto, pelo sistema
de recuperação de vapor desenvolvido, é possível reduzir com o flash 36% de
furfural e 46,59% de 5-hidroximetilfurfural no extrato hidrolisado mostrando-se
promissor o sistema elaborado. Foi possível obter no extrato hidrolisado, após sua
suplementação com nutrientes, bioetanol com rendimento de 26,5% na sua
fermentação utilizando a levedura S.cerevisiae. Constatou-se que alguns aspectos
das biomassas analisadas foram alterados após os tratamentos hidrotérmicos e com
a caracterização que, além do amido, apenas a hemicelulose do bambu foi
hidrolisada, tornando-se plausível a ideia de produção conjunta de celulose e
bioetanol. / Due to environmental problems from oil and its derivatives, sustainable energy
matrices derived from vegetables, such as bioethanol, are becoming more and more
common in Brazil. However, to be even more competitive, biofuels require greater
use of vegetable waste, used in their processing and / or application of the concept of
biorefineries. In Brazil, bamboo industry is currently used almost only for pulping,
however, the extractives content such as starch contained in this grassy material
shows operational disadvantage for the environment and against other wood for the
same purpose. Due to this fact, we tried to develop this research in order to take
advantage of the starch in the bamboo stalk to produce sugars and subsequent
fermentation in an attempt to apply the concept of biorefinery cellulose / bioethanol.
To remove the starch, a process with the stems of the species Bambusa vulgaris was
used, subjecting them to hot water treatment open and semi-open system, the latter
was added 1 kgf / cm² pressure. For starch saccharification directly in the plant
biomass followed a factorial design 2³ with different concentrations of sulfuric acid
diluted, reaction time and form of biomass as independent variables and the content
of total reducing sugars by DNS method as the response variable. After identification
of the optimal point in the process using ANOVA variance analysis, A vapor recovery
flash system was developed in order to mitigate and recover furfural and 5hydroxymethylfurfural,
acid hydrolysis by-products of commercial value and
fermentation inhibitors. Upon simulated in a closed system hermetically sealed bottle
in an autoclave compared to flash efficiency. The residual biomass of some
experiments have been reserved and assigned along the vegetal biomass in nature
and compared the results. The hydrolyzate broth obtained from bamboo, after prepreparation
the wine was fermented in parallel with a standard wine fermentation of
glucose and were calculated in its parameters and kinetic profiles. The results
showed that, because of the matrix, there were difficulties in removing the starch
from bamboo directly by the methods adopted, as well as quantify it exactly.
However, by the developed steam recovery system, you can reduce the flash with
36% of furfural and 46.59% of 5-hydroxymethylfurfural in the hydrolyzed extract
showing the elaborated system promising. It was possible to obtain in the hydrolyzed
extract, after its nutrient supplementation, bioethanol with a yield of 26.5% in its
fermentation using yeast S.cerevisiae. It was found that some aspects of the
analyzed biomasses were changed after hydrothermal treatment and the
characterization, in addition to starch, hemicellulose only bamboo was hydrolyzed,
making it plausible idea of joint production of cellulose and ethanol.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/22482 |
| Date | 21 October 2016 |
| Creators | SANTOS, Anderson Emmanuel Silva |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/6756450118042081, LIMA FILHO, Nelson Medeiros de, SCHULER, Alexandre |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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