Banca de QUALIFICAÇÃO: FABIANO AVELINO GONÇALVES

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: FABIANO AVELINO GONÇALVES
DATA: 09/12/2013
HORA: 14:00
LOCAL: Sala de aula do NUPEG/ NTI / CT
TÍTULO:

Avaliação do potencial da fibra e casca de coco maduro, casca de coco verde e cacto pré-tratados visando à produção de etanol.

PALAVRAS-CHAVES:

Bioetanol, coco, cacto, microdestilaria, pré-tratamento, hidrólise enzimática, fermentação, lignina recuperada, compostos fenólicos, biorrefinaria, compostos inibitórios, água marinha.

PÁGINAS: 234
GRANDE ÁREA: Engenharias
ÁREA: Engenharia Química
RESUMO:

As condições ambientais influenciam diretamente a qualidade de vida dos seres vivos e as ações antrópicas geralmente modificam as condições ambientais de forma negativa, como exemplo, o aquecimento global, promovido pelas emissões de gases de efeito estufa, especialmente por dióxido de carbono, gerado principalmente pelos produtos à base de petróleo e derivados. Uma opção para mitigar essas gerações de gases consiste no uso de biocombustíveis, pois além de serem menos poluentes, são renováveis. Entre os biocombustíveis, o mais produzido é o etanol, em especial nos Estados Unidos e Brasil (açúcares derivados do amido de milho e sacarose da cana-de-açúcar), embora ambos tenham dificuldades socioambientais para expansão no cultivo de matéria-prima. Dessa forma, surgiu no século passado, a possibilidade de produção de etanol a partir de materiais lignocelulósicos, entretanto, a produção em escala industrial ainda é reduzida, tornando-se pouco significativa na matriz energética global. Porém, quando produzido em escala industrial, permitirá aumento na oferta de energia líquida limpa como solução emergente, eficaz e sustentável, além das perspectivas em diversificarem as matérias-primas utilizadas. Todavia, como referenciado desde 1970, o Brasil poderia explorar os resíduos excedentes da cana-de-açúcar, sendo uma das principais alternativas para destinação desse bagaço e palha, a produção de etanol, mas os dados apresentados na última década permitem enfatizar o direcionamento significativo e crescente do uso desses resíduos na geração de bioeletricidade. Dessa forma, a oferta de bagaço e palha para a produção de etanol em escala industrial serão insuficientes, sendo assim, surge a necessidade de buscar-se possíveis materiais lignocelulósicos com potenciais desejados, permitindo assim, suplementar a ausência de bagaço e palha de cana-de-açúcar, sendo estes disponibilizados de acordo com a localidade, tanto para a região rural, quanto na região urbana. Nesse contexto, o presente trabalho investigou o potencial de diferentes materiais lignocelulósicos (fibra de coco maduro, casca de coco verde e casca de coco maduro), resíduos gerados em regiões rurais e urbanas, além de vegetal cultivado em ambientes inóspitos (cacto), sendo todos, materiais lignocelulósicos abundantes na região Nordeste do Brasil. Esses materiais lignocelulósicos foram submetidos aos pré-tratamentos com peróxido hidrogênio alcalino seguido por hidróxido de sódio, autohidrólise, hidrotérmico catalisado com hidróxido de sódio e organosolv utilizando etanol alcalino. Esses materiais pré-tratados foram submetidos a hidrólise enzimática, e em seguida fermentados adotando-se as estratégias, fermentação e sacarificação simultânea (SSF) e fermentação e sacarificação semi-simultânea (SSSF), utilizando-se Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis e Zymomonas mobilis. Avaliou-se também, a presença de compostos inibitórios (hidroximetilfurfural, furfural, ácido acético, ácido fórmico e ácido levulínico) e água marinha presente no meio de cultivo dos processos fermentativos. Os materiais lignocelulósicos pré-tratados com peróxido hidrogênio alcalino seguido por hidróxido de sódio resultaram na deslignificação dos materiais em uma faixa entre 54 e 71 %. As hidrólises enzimáticas proporcionaram conversões em açúcares redutores totais entre 68 e 76 %. Os rendimentos das conversões em etanol utilizando a SSF e SSSF para a fibra de coco maduro pré-tratada foram entre 0,40 e 0,43 g/g, 0,43 e 0,45 g/g, respectivamente. Os materiais lignocelulósicos pré-tratados por autohidrólise apresentaram rendimentos de sólidos entre 42,92 e 92,74 %, contendo entre 30,65 e 51,61 % de celulose, 21,34 e 41,28 % de lignina. Os licores apresentaram correlações entre a redução do pH e o aumento no fator de severidade do pré-tratamento, proporcionando aumento na concentração de xilose, arabinose, ácido acético, hidroximetilfurfural, furfural, glicooligossacarídeos, xilooligossacarídeos, arabinooligossacarídeos e grupos acetil ligados aos oligossacarídeos. As hidrólises enzimáticas resultaram em conversões a glicose entre 84,10 e 92,52 %. Os rendimentos de conversões em etanol utilizando casca de coco verde pré-tratada, em estratégia SSF e SSSF foram entre 0,43 e 0,45 g/g. A fibra de coco maduro pré-tratada hidrotermicamente catalisada com hidróxido de sódio apresentou rendimentos de sólidos entre 21,64 e 60,52 %, com aumento de celulose entre 28,40 e 131,20 %, redução de hemicelulose entre 43,22 e 69,04 % e redução de lignina entre 8,27 e 89,13 %. Os licores apresentaram aumento de monossacarídeos, furfural e hidroximetilfurfural, além de recuperação de lignina entre 8,54 e 19,32 g/L e compostos fenólicos totais entre 7,49 e 17,52 g/L. Os resultados obtidos apresentaram correlações entre a redução do pH e o aumento da severidade do pré-tratamento. A hidrólise enzimática resultou em conversões a glicose de 90,72 %. Os rendimentos de conversões em etanol utilizando a SSF e SSSF foram 0,43 e 0,46 g/g, respectivamente. Os materiais lignocelulósicos pré-tratados por organosolv utilizando etanol alcalino apresentaram reduções de sólido entre 10,75 e 43,18 %, aumento de celulose em até 121,67 %, redução de hemicelulose em até 77,09 % e redução de lignina em até 78,22 %. Os licores apresentaram aumento de monossacarídeos, ácido acético, furfural e hidroximetilfurfural, além de recuperação de lignina entre 1,79 e 18,12 g/L e compostos fenólicos totais entre 0,10 e 9,54 g/L. Os resultados obtidos apresentaram correlações entre a redução do pH e o aumento da severidade do pré-tratamento. As hidrólises enzimáticas resultaram em conversões a glicose entre 77,54 e 84,27 %. Os rendimentos de conversões em etanol utilizando a SSF e SSSF com cacto pré-tratado foram entre 0,41 e 0,44 g/g, 0,43 e 0,46 g/g, respectivamente. As fermentações alcoólicas realizadas em biorreatores resultaram em rendimentos e produção de etanol entre 0,42 e 0,46 g/g, 7,62 e 12,42 g/L, respectivamente. Os compostos inibitórios apresentaram maiores efeitos sinérgicos negativos nas fermentações realizadas pela P. stipitis, Z. mobilis e S. cerevisiae, respectivamente. O ácido fórmico e ácido acético apresentaram efeitos mais significativos entre os compostos inibitórios, seguido pelo hidroximetilfurfural, furfural e ácido levulínico. As fermentações realizadas em meio de cultivo diluído com água marinha apresentaram resultados promissores, especialmente quando se utilizou S. cerevisiae (0,50 g/g) e Z. mobilis (0,49 g/g). Os diversos resultados obtidos no presente trabalho indicam que, os materiais lignocelulósicos, pré-tratamentos, estratégias de processos fermentativos e micro-organismos estudados, merecem atenção por parecerem promissores e passíveis de serem utilizados no contexto de biorrefinaria, visando a produção a etanol.

MEMBROS DA BANCA:
Interno - 1346198 - EVERALDO SILVINO DOS SANTOS
Externo ao Programa - 2378605 - CRISTIANE FERNANDES DE ASSIS
Externo à Instituição - MARIA VALDEREZ PONTE ROCHA - UFC