Otimização das etapas de pré tratamento alcalino com 2-hidróxi-1,4-naftoquinona e hidrólise enzimática para a produção de etanol de segunda geração

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Barreto, Elisa da Silva
• Orientador(a): Guimarães, Valéria Monteze
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Programa de Pós-Graduação: Bioquímica Aplicada
• Área do conhecimento CNPq: Proteinas
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/30514

O presente trabalho propõe a utilização de um novo mediador redox (2-hidróxi-1,4- naftoquinona (HNQ)) para promover ciclos de oxidação e redução, visando preservar as frações de carboidratos e aumentar a deslignificação, durante o pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar, utilizando hidróxido de sódio. Para avaliar as condições operacionais do pré-tratamento soda-HNQ, foram gerados dois planejamentos experimentais: fatorial fracionado (2 5-1 , resolução V) e composto central (2 2 ). Os resultados mostraram que a carga de HNQ usada no pré-tratamento foi estatisticamente significativa (p < 0,05) para a preservação dos carboidratos (celulose e hemiceluloses) e deslignificação da biomassa. A condição experimental gerada pela ferramenta de desejabilidade (9,57 mL g -1 , 150 o C, 60 min), utilizada para avaliar o desempenho dos mediadores redox HNQ [0,4% (m m -1 )] e AQ (antraquinona) [0,493% (m m -1 )], permitiu obter polpas com grau de polimerização da celulose de 2033 e 1701, respectivamente. O pré-tratamento soda-HNQ do bagaço de cana resultou em uma solubilização de 22,2% e 34,7% menor das frações de celulose e hemiceluloses, respectivamente, comparado ao pré-tratamento soda-AQ. Os modelos de regressão, para os teores de celulose e hemiceluloses, apresentaram coeficiente de determinação (R 2 ) de 93,5 e 70,4%, respectivamente, indicando que apenas 6,5% e 29,6% da variabilidade não pôde ser explicada pelo modelo. O processo de otimização da etapa de hidrólise enzimática do bagaço pré-tratado soda-HNQ, utilizando batelada alimentada e adição de surfactante Tween 80 aos ensaios, permitiu atingir o máximo da produção de açúcares redutores totais (142,0 g L -1 ), com baixa carga de enzimas (3 FPU g -1 ) e alto teor de sólidos (15%). A fermentação do hidrolisado enzimático pelo consórcio CERLEV 47 + CERLEV 1015, resultou em uma produção máxima de etanol de 61,3 g L -1 . A estimativa de produção de etanol de segunda geração, a partir do processo desenvolvido, é de 244 kg etanol por tonelada de bagaço de cana-de-açúcar. Palavras-chave: 2-hidróxi-1,4-naftoquinona. Mediador redox. Pré-tratamento. Hidrólise enzimática. Fermentação. Etanol de segunda geração.