3. Estudo do Pré-tratamento do Bagaço de Caju com Peróxido de Hidrogênio Alcalino
3.3 Conclusão
De acordo com os resultados da caracterização do bagaço de caju, a utilização do peróxido de hidrogênio alcalino no pré-tratamento foi capaz de solubilizar boa parte da lignina presente no BC, tornando a celulose mais disponível ao ataque enzimático. A caracterização do bagaço de caju in natura resultou em teores de 20,56 ± 2,19% celulose, 10,17 ± 0,89% hemicelulose e 35,26 ± 0,90% lignina. Após a melhor condição de pré- tratamento obtida (4,3% v/v PHA, 5,0% m/v BC, 6 horas) os níveis de celulose, hemicelulose e lignina foram de 44,2 ± 0,3%, 18,3 ± 0,9% e 2,9 ± 0,1%, respectivamente. A redução de lignina para a melhor condição de pré-tratamento obtido foi de 96,2 ± 0,7%. Um balanço de massa global do processo mostrou que uma conversão de 80% dos carboidratos iniciais do bagaço foi convertida em açucares fermentescível.
O pré-tratamento aumentou significativamente o teor de celulose e tornou a estrutura do resíduo rica em celulose mais acessível a ataque enzimático. Por conseguinte, a hidrólise enzimática foi significativamente melhorada de 3% a 87% na digestibilidade, que conduziram a um rendimento máximo de glicose de 161 mg/gBC não tratado (431 mg/gCAB-PHA), utilizando 11,4 FPU/g celulose.
Resultados obtidos neste capítulo mostraram que a fibra do caju apresenta potencial em carboidratos para produção de etanol por fermentação. Inicialmente, faz-se necessário o pré-tratamento da fibra com vistas à disponibilização dos açúcares presentes na hemicelulose e celulose.
Capítulo 3 - Estudo do Pré-tratamento do Bagaço de Caju com Peróxido de Hidrogênio Alcalino
REFERÊNCIAS
ALVIRA, P.; TOMÁS-PEJÓ, E.; BALLESTEROS, M.; NEGRO, M.J. Pretreatment technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: A review. Bioresour.Technol. v.101, p.4851–4861, 2010.
BALAT, M. Production of bioethanol from lignocellulosic materials via the biochemical pathway: A review. Energy Conversion and Management, v. 52, p. 858-875, 2011.
BANERJEE, G.; CAR, S.; SCOTT-CRAIG, J.; HODGE, D.B.; WALTON, J.D. Alkaline peroxide pretreatment of corn stover: effects of biomass, peroxide, and enzyme loading and composition on yields of glucose and xylose. Biotechnology for Biofuels, v. 4, p.16, 2011.
CHEN, H.; HAN, Y.; XU, J. Simultaneous saccharification and fermentation of steam exploded wheat straw pretreated with alkaline peroxide. Process Biochemistry, v.43, p. 1462-1466, 2008.
GHOSE, T. K. Measurement of cellulase activities. Pure Appl. Chem, v.59, p. 257-268, 1987.
GOUVEIA, E.R.; DO NASCIMENTO, R.T.; SOUTO-MAIOR, A.M.; ROCHA, G.J.M.; ROCHA, G.J.M. Validação de metodologia para a caracterização química de bagaço de cana- de-açúcar. Química Nova, v.32, p.1500–1503, 2009.
GUO, G.L.; HSU, D.C.; CHEN, W.H.; HWANG, W.S. Characterization of enzymatic saccharification for acid-pretreated lignocellulosic materials with different lignin composition. Enzyme Microb. Technol, v.45, p.80-87, 2009.
JEOH, T.; ISHIZAWA, C.; DAVIS, M.; HIMMEL, M.; ADNEY, W.; JOHNSON D. Cellulase digestibility of pretreated biomass is limited by cellulose accessibility. Biotechnol. Bioeng, v.98, p. 112-122, 2007.
Capítulo 3 - Estudo do Pré-tratamento do Bagaço de Caju com Peróxido de Hidrogênio Alcalino
KARAGÖZ, P.; ROCHA, I. V.; ÖZKAN, M.; ANGELIDAKI, I. Alkaline peroxide pretreatment of rapeseed straw for enhancing bioethanol production by Same Vessel Saccharification and Co-Fermentation. Bioresource Technology., v.104, p. 348-357, 2012.
MCINTOSH, S.; VANCOV, T. Optimisation of dilute alkaline pretreatment for enzymatic saccharification of wheat straw. Biomass and Bioenergy, v.35, p. 3094-3103, 2011.
MESA, L.; GONZÁLES, E.; ROMERO, I.; RUIZ, E.; CARA, C.; CASTRO, E. Comparison of process configurations for ethanol production from two-step pretreated sugarcane bagasse. Chem. Eng. J, v.175, p.1185-191, 2011.
PATEL, M.M.; BHATT, R. M. Optimisation of the alkaline peroxide pretreatment for the delignification of rice straw and its applications. J. Chem. Technol. Biotechnol, v.53, p.253- 263, 1992.
QI, B.; CHEN, X.; SHEN, F.; SU, Y.; WAN, Y. Optimization of enzymatic hydrolysis of wheat straw pretreated by alkaline peroxide using response surface methodology. Ind. Eng. Chem. Res, v.48, p.7346–7353, 2009.
RABELO, C. S.; FILHO, R.M.; COSTA, A.C.A comparison between lime and alkaline hydrogen peroxide pretreatments of sugarcane bagasse for ethanol production. Appl. Biochem. Biotechnol, v.144, p.87-100, 2008.
RABELO, S. C.; FONSECA, A. N. A.; ANDRADE, R. R.; FILHO, R. M.; COSTA, A. C. Ethanol production from enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse pretreated with lime and alkaline hydrogen peroxide. Biomass Bioenergy, v.35, p.2600-2607, 2011.
ROCHA, M. V. P., RODRIGUES, T., H. S., MACEDO, G. R., GONÇALVES, L. R. B. Enzymatic Hydrolysis and Fermentation of Pretreated Cashew Apple Bagasse with Alkali and Diluted Sulfuric Acid for Bioethanol Production. Appl. Biochem. Biotechnol., v.155, p.407– 417, 2009.
Capítulo 3 - Estudo do Pré-tratamento do Bagaço de Caju com Peróxido de Hidrogênio Alcalino
ROCHA, M.V.P.; RODRIGUES, T.H.S.; MELO, V.M.M.; GONÇALVES, L.R.B.; MACEDO, G.R. Cashew apple bagasse as a source of sugars for ethanol production by kluyveromyces marxianus CE025. J Ind Microbiol Biotechnol, v.38, p.1099-1107, 2011.
RODRIGUES, T. H. S.; ROCHA, M. V. P.; MACEDO, G. R.; GONÇALVES, L. R. B. Ethanol Production from Cashew Apple Bagasse: Improvement of Enzymatic Hydrolysis by Microwave-Assisted Alkali Pretreatment. Appl Biochem Biotechnol., v. 164, p. 929- 943, 2011.
SAHA, B. C.; COTTA, M. A. Enzymatic saccharification and fermentation of alkaline peroxide pretreated rice hulls to ethanol. Enzyme Microb. Technol. v.41, p.528-532, 2007. .
SAHA, B.C.; COTTA, M.A. Comparison of pretreatment strategies for enzymatic saccharification and fermentation of barley straw to ethanol. New Biotechnol, v.27, p. 10-16. 2010.
.
SELIG, M.; WEISS, N.; JI Y. Enzymatic saccharification of lignocellulosic biomass. NREL - Laboratory Analytical Precedure (LAP), NREL/TP-510-42629. 2008.
SELIG, M. J.; VINZANT, T. B.; HIMMEL, E. M.; DECKER, S.R. The effect of lignin removal by alkaline peroxide pretreatment on the susceptibility of corn stover to purified cellulolytic and xylanolytic enzymes. Appl Biochem Biotechnol, v.155, p. 397-406, 2009
SLUITER, A.; HAMES, B.; HYMAN, D.; PAYNE, C.; RUIZ, R.; SCARLATA, C.; SLUITER, A.; SLUITER, J.; TEMPLETON D.; WOLFE, J. Determination of Total Solids in Biomass and Total Dissolved Solids in Liquid Process Samples Laboratory Analytical Procedure (LAP) Issue Date: 3/31/2008. Technical Report NREL/TP-510-42621 Revised March 2008a.
SLUITER, A.; HAMES, B.; RUIZ, R.; SCARLATA, C.; SLUITER, J;.TEMPLETON, D.;CROCKER, D. Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass
Capítulo 3 - Estudo do Pré-tratamento do Bagaço de Caju com Peróxido de Hidrogênio Alcalino
Laboratory Analytical Procedure (LAP) Issue Date: 4/25/2008 Technical Report NREL/TP-510-42618Revised April 2008b
SUN, Y.; CHENG, J. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresour. Technol, v.83, p.1-11, 2002.
SUN, X.F.; SUN, R.C.; SU, Y.; SUN, J.X. Comparative study of crude and purified cellulose from wheat straw. J. Agric. Food Chem, v.52, p.839–847, 2004.
YAMASHITA, Y.; SHONO, M.; SASAKI, C.; NAKAMURA, Y. Alkaline peroxide pretreatment for efficient enzymatic saccharification of bamboo. Carbohydrate Polymers, v. 79, p. 914-920, 2009.
YANG, B.; WYMAN, C.E. Characterization of the degree of polymerization of xylooligomers produced by flowthrough hydrolysis of pure xylan and corn stover with water. Bioresour Technol. v.99, p.5756-5762, 2008.
para produção de etanol por HFS e SFS.