Otimização biotecnológica de Kappaphycus alvarezii para a produção de bioetanol

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Duda, Leonardo José
Orientador(a): Woiciechowski, Adenise Lorenci, 1956-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Bioetanol
Algas vermelhas
Tecnologia Química
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/97979
Resumo: Orientadora: Profa. Dra. Adenise Lorenci Woiciechowski
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spelling Soccol, Carlos Ricardo, 1953-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Bioprocessos e BiotecnologiaWoiciechowski, Adenise Lorenci, 1956-Duda, Leonardo José2025-08-18T14:04:26Z2025-08-18T14:04:26Z2025https://hdl.handle.net/1884/97979Orientadora: Profa. Dra. Adenise Lorenci WoiciechowskiCoorientador: Prof. Dr. Carlos Ricardo SoccolDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia. Defesa : Curitiba, 11/04/2025Inclui referênciasÁrea de concentração:Resumo: A produção de bioetanol de terceira geração a partir da macroalga vermelha Kappaphycus alvarezii foi investigada através de uma abordagem integrada de biorrefinaria marinha. A caracterização da biomassa revelou composição favorável com 41,23% de carboidratos fermentescíveis, 19,29% de proteínas e ausência de lignina, facilitando significativamente os processos de conversão em comparação às biomassas lignocelulósicas terrestres. O processo de hidrólise ácida foi otimizado por um Delineamento Composto Central Circunscrito, identificando as condições ótimas de 126°C, 3% H SO e 15 minutos, que proporcionaram conversão próxima ao teórico máximo dos carboidratos totais em açúcares fermentescíveis (~41 g/L). Análises cromatográficas apontaram ausência de inibidores fermentativos como HMF, furfural ou ácido levulínico, eliminando a necessidade de etapas de detoxificação. Estudos de escalonamento revelaram limitações de transferência de massa, com redução significativa da eficiência de conversão. A estratégia fermentativa empregou co fermentação de Saccharomyces cerevisiae e Kluyveromyces marxianus adaptadas ao substrato hidrolisado da macroalga, rico em galactose. Esta abordagem sinérgica superou significativamente as fermentações individuais, alcançando 87,44% de eficiência de conversão, produção de 16,05 g/L de etanol e produtividade volumétrica de 0,167 g/L·h. O balanço de carbono demonstrou aproveitamento superior, com 50,90% do carbono convertido em etanol, 25,45% em CO e 11,37% de perdas não contabilizadas. Os resultados demonstram a viabilidade técnica de K. alvarezii como matéria-prima renovável para bioetanol de terceira geração, alinhando-se aos princípios da bioeconomia azul e economia circular, embora sejam necessárias otimizações de escalonamento para a aplicação industrialAbstract: Third-generation bioethanol production from the red macroalga Kappaphycus alvarezii was investigated through an integrated marine biorefinery approach. Biomass characterization revealed favorable composition with 41.23% fermentable carbohydrates, 19.29% proteins, and absence of lignin, significantly facilitating conversion processes compared to terrestrial lignocellulosic biomasses. The acid hydrolysis process was optimized through a Central Composite Circumscribed Design, identifying optimal conditions of 126°C, 3% H SO , and 15 minutes, which provided conversion close to the theoretical maximum of total carbohydrates into fermentable sugars (~41 g/L). Chromatographic analyses indicated absence of fermentative inhibitors such as HMF, furfural, or levulinic acid, eliminating the need for detoxification steps. Scale-up studies revealed mass transfer limitations, with significant reduction in conversion efficiency. The fermentative strategy employed co-fermentation of Saccharomyces cerevisiae and Kluyveromyces marxianus adapted to the macroalga hydrolysate substrate, rich in galactose. This synergistic approach significantly outperformed individual fermentations, achieving 87.44% conversion efficiency, 16.05 g/L ethanol production, and volumetric productivity of 0.167 g/L·h. Carbon balance demonstrated superior utilization, with 50.90% of carbon converted to ethanol, 25.45% to CO , and 11.37% unaccounted losses. Results demonstrate the technical feasibility of K. alvarezii as renewable feedstock for third-generation bioethanol, aligning with blue bioeconomy and circular economy principles, although scale-up optimizations are required for industrial application.1 recurso online : PDF.application/pdfBioetanolAlgas vermelhasTecnologia QuímicaOtimização biotecnológica de Kappaphycus alvarezii para a produção de bioetanolinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - LEONARDO JOSE DUDA.pdfapplication/pdf2404186https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/97979/1/R%20-%20D%20-%20LEONARDO%20JOSE%20DUDA.pdf35e1c15fc727dc25a80e9f22f4df36f0MD51open access1884/979792025-08-18 11:04:26.247open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/97979Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082025-08-18T14:04:26Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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