hidrólise enzimática do bagaço pré-tratado com PHA

A Tabela 5.4 apresenta o planejamento de experimentos 32 realizado para o bagaço pré-tratado com PHA (mesmas condições da Tabela 4.2) Estão marcados em negrito, na tabela, os maiores valores de concentração obtidos e em vermelho os menores valores.

Tabela 5.4. Planejamento 32 e resultados dos rendimentos para o bagaço pré-tratado com PHA. Os resultados de conversão, rendimento global e concentração de glicose correspondem a 72 h de hidrólise.

Ensaios Sólidos (%) T (ºC) Conversão

(%) Rendimento global (%) Glicose mg/g bagaço bruto 1 20 50 70,51 68,17 299,10 2 20 70 72,80 69,46 304,74 3 20 90 74,43 72,16 316,58 4 25 50 56,85 53,25 233,62 5 25 70 58,29 53,17 233,26 6 25 90 57,35 52,64 230,92 7 30 50 49,24 47,27 207,39 8 30 70 52,83 51,40 225,51 9 30 90 53,53 53,80 236,03 10 25 70 58,32 53,19 233,38 11 25 70 56,90 51,90 227,69 12 25 70 55,92 51,00 228,77

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No presente trabalho, para o tratamento com PHA obteve-se maiores teores de glicose em mg/g nos ensaios com as menores cargas de sólidos, sendo os maiores teores de glicose de 299,10; 304,74 e 316,58 mg/g de bagaço bruto, para os ensaios 1,2 e 3, respectivamente.

Rabelo (2010) alcançou valores de glicose de 295 mg/g de bagaço bruto na temperatura de 66ºC e 7% de H2O2. Rabelo (2007) ao trabalhar com 4% de sólidos no

pré-tratamento com 7,36% H2O2 e 1% de sólidos na hidrólise enzimática obteve teor de

glicose de 374 mg/g de bagaço bruto, Garcia (2009) nas condições de 8% de sólidos na hidrólise e 11% H2O2 no pré-tratamento obteve 360 mg/g, Oliveira (2012) com 15% de

sólidos e 7% de peróxido e 3% de sólidos na hidrólise enzimatica obteve concentração de glicose de 401 mg/g de bagaço bruto. Bayona (2012) obteve concentração de glicose de 335 mg de glicose por g de palha crua com 7% de peróxido a 65ºC.

Os ensaios realizados nas maiores cargas de sólidos foram os que tiveram os piores resultados de liberação de glicose, provavelmente devido a pouca quantidade de água na reação. O pior resultado foi 207 mg de glicose/gbagaço bruto no ensaio 7, a 30% de sólidos e 50 ºC, e mesmo aumentando a temperatura nos ensaios 8 e 9 a ineficiência da hidrólise ainda permaneceu, pois os resultados de rendimento foram muito próximos.

Saha e Cotta (2006) estudaram o pré-tratamento da palha de arroz com PHA a 8,6% de sólidos. Os autores avaliaram o efeito do tempo (6 e 24 h) e os resultados obtidos foram expressos em rendimento total de açúcar em termos de mg/g de palha de arroz e alcançaram 211 e 203 mg açúcares/g casca de arroz para 6 e 24 h, respectivamente, para o pré-tratamento realizado a 25ºC. Os mesmos estudos foram realizados para temperaturas de 35ºC, havendo melhora no pré-tratamento; quando aumentaram a temperatura para 35ºC, obtendo rendimento de açúcares totais de 353±12 mg (glicose, 240 ±8 mg; xilose, 97±3 mg e arabinose de 16 ± 1 mg) por grama de cascas de arroz (52,9 ± 1,8 g/L de glicose) pré-tratados com PHA a 7,5 % (v/v), pH 11,5, 35 ° C por 24 h e a sacarificação enzimática a 45 ° C, pH 5,0 por 120 h e concentração de sólidos de 10% (/v)

Odisi (2013) pré-tratou o bagaço de cana de açúcar com peróxido de hidrogênio alcalino e alcançou valores de açúcares redutores de 217,6 mg/g nas condições de 6,32% de PHA e 60 ºC. As condições de hidrólise foram 50ºC tampão acetato 50 mM a pH 4.8. A hidrólise foi conduzida a 2 % (m/v) de sólidos.

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Em relação à rendimento global e conversão os maiores rendimentos globais encontrados para este planejamento foram dos ensaios 1, 2 e 3, que foram de 68,17%; 69,46% e 72,16%, respectivamente. Já as conversões foram de 70,51% para o Ensaio 1, 72,80% para o Ensaio 2 e 74,43% para o Ensaio 3.

Garcia (2009) alcançou conversões de celulose com valores de 64,30% a75,45% ao variar a carga de substrato na etapa de pré-tratamento com PHA (4 a 8% (v/v)), sendo a mior conversão obtida quando o pré-tratamento foi realizado com a menor carga de sólidos. Ao variar a carga das enzimas 50 a 475 FPU/L de celulase e 0,29 a 0,66C BU/L de β-glicosidase, este autor obteve valores de conversão que foram de 42,76% a 99,43%, sendo a maior conversão obtida para a maior carga de enzimas.

Rabelo (2010) também encontrou altas conversões de celulose ~100% em seus estudos com pré-tratamentoutilizando o peróxido de hidrogênio. Porém estes autores trabalharam com cargas de sólidos mais baixas tanto na etapa pré-tratamento (4% m/v) quanto a de hidrólise enzimática (3% (m/v)).

Olivera (2012) em sua pesquisa obteve conversão da celulose de bagaço de cana 94,84% e rendimento global de 90,87%As condições utilizadas foram 8% (v/v) de PHA, tempo de 1h e temperatura de 65ºC. Bayona (2012) encontrou para a palha de cana conversões de 87,79% e 92,80% (trabalhando nas condições de tempo de 1 h, temperatura de 60 ºC e concentração de H2O2 de 7%) para rendimento global e

conversão,respectivamente. Estes dois autores trabalharam com 15% (m/v) de sólidos na etapa de pré-tratamento com PHA e 3% (m/v) de sólidos na etapa de hidrólise enzimática.

Banerjee et al. (2011) utilizaram 12,5% de H2O2 para pré-tratar palha de milho

a 12,9% (m/m) de sólidos e conduziram a hidrólise a 12,1% de sólidos, obtendo conversões de celulose de 75% em 48 h de hidrólise enzimática.

Ao se aumentar a concentração de bagaço foi observada uma maior dificuldade na transferência de massa, o que também, provavelmente, dificultou a adsorção das enzimas presentes sobre o substrato. Nos trabalhos realizados por Rabelo (2010), Garcia (2009), Oliveira (2012) e Bayona (2012) foram utilizadas cargas de sólidos inferiores àquelas utilizadas no presente trabalho, além destes autores terem realizado estudos com baixas cargas de sólidos na etapa da hidrólise enzimática, o que explica estas diferenças que foram muito significativas.

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Figura 5.4. Conversão da celulose em função da temperatura utilizada no bagaço pré- tratado com PHA.

Na Figura 5.4 observa-se que a conversão foi alta para todos os esnaios a 20% de sólidos em todas as temperaturas de trabalho, sendo que houve uma melhora no decorrer do aumento das temperaturas. As piores conversões se dão nos ensaios a 30% de sólidos, onde mesmo com o aumento da temperatura, a conversão permanece baixa, isso ocorre devido à presença dos compomentes remanescentes que não conseguiram ser completamente removidos devido à ineficiência do pré-tratamento nestas condições, estes componentes são aqueles (lignina e hemiceluloses) que impedem a acessibilidade da enzima durante a reação de hidrólise enzimática.