O etanol é proveniente de qualquer produto que contenha açúcar ou outro carboidrato, o qual constitui a sua matéria-prima. A escolha da matéria prima é realizada a partir de alguns aspectos, tais como volume de produção, rendimento industrial e custo de fabricação (Figueiredo, 2008). Cana-de-açúcar, milho, mandioca, sorgo sacarino, beterraba e bagaço de cana, são exemplos de potenciais matérias primas (Lima et al., 2001). Essas podem ser divididas em duas categorias: as diretamente fermentáveis (açúcares contidos na matéria prima pode ser convertido diretamente a etanol) e as indiretamente fermentáveis (necessitam ser hidrolisados a açúcares fermentáveis). Matérias primas que possuem açúcares na forma sacarina (cana-de-açúcar, sorgo), são consideradas diretamente fermentáveis, enquanto que as que possuem amido e celulose (milho, batata doce, madeira) necessitam ser hidrolisada, sendo assim indiretamente fermentáveis (Lin e Tanaka, 2006; Weschenfelder, 2011).
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Vários autores estudaram a utilização de diferentes matérias primas na produção de etanol. Manikandan, Saravanan e Viruthagiri (2008) avaliaram a capacidade de se produzir etanol da casca da banana. Já Ghaly e El-Taweel (1997), avaliaram o soro do queijo na produção de etanol por fermentação contínua, enquanto que Neelakandan e Usharani (2009), Karuppaya et al., (2010), Pinheiro (2011) e Rocha (2010) avaliaram o potencial do caju na produção de etanol. Para Lima et al. (2001), ao avaliar a utilização de uma certa matéria prima para uso industrial, deve-se considerar a quantidade de carbono disponível nessa matéria prima, as condições exigidas pela mesma para seu armazenamento, exigências de pré- tratamento para extração do substrato, assim como avaliar qual será o comportamento do meio durante e depois da fermentação.
Neste contexto, vários estudos são reportados na literatura (Rocha et al., 2006; Pinheiro et al., 2008; Neelakandan e Usharani, 2009; Karuppaya et al., 2010; Rocha, 2010; Pinheiro, 2011; Talasila et al., 2011; Deenanath, Iyuke e Rumbold, 2012; Maruthai, Thangavelu e kanagasabai, 2012; Deenanath, Rumbold e Iyuke, 2013) utilizando o pedúnculo do caju como fonte de matéria prima na produção de etanol.
Raia et al. (2009) deu sua contribuição para o tema estudando a produção de álcool etílico hidratado utilizando o suco de caju como substrato. Os mesmos fizeram um estudo cinético da fermentação alcoólica, avaliando as seguintes variáveis: Sólidos solúveis totais, açúcares redutores totais, pH, acidez total, concentração de etanol e concentração de biomassa. Alguns resultados obtidos apresentam valores abaixo dos encontrados na literatura atualmente, como, por exemplo, a produtividade a qual apresentou valor médio de 2,49 g.(L.h)-1. Em seu estudo, Pinheiro (2011) avaliou algumas condições operacionais da
fermentação alcoólica do suco de caju, obtendo produtividades próximas de 4,20g.(L.h)-1.
Raia et al. (2009) também apresentaram uma baixa variação na concentração celular durante a fermentação, tendo esse fato influência direta na maioria dos resultados obtidos. Possíveis explicações para esse resultado se dá devido à levedura não apresentar uma boa eficiência.
A fim de realizar um screening estatístico dos componentes do meio na produção de etanol a partir do suco de caju, Maruthai et al. (2012) avaliaram estatisticamente 50 componentes presentes no suco utilizando o método estatístico de superfície de resposta. O efeito dos componentes do meio no etanol foi estudado em dois diferentes níveis, o de baixa concentração e o de elevada concentração, sendo selecionadas como variáveis dependentes as concentrações (g.L-1) de etanol e célula. Foi observado que a concentração inicial de
substrato influenciou significativamente o crescimento microbiano e a formação do produto. Resultado semelhante foi obtido por Pinheiro et al. (2008) quando avaliou a influência da
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concentração inicial de substrato na produção etanol utilizando suco de caju. Maruthai et al. (2012) concluíram também que os componentes presentes no meio com significativa influência eram os açúcares redutores totais, extrato de levedura, sulfato de amônia e extrato de malte. Valores de máxima concentração de etanol (15,3 g.L-1) e biomassa (6,4 g.L-1) foram obtidos quando condições (temperatura - 30°C, pH inicial - 6,8) e composição do meio ótimas foram utilizadas.
Com o intuito de desenvolver um processo econômico e eficiente, Karuppaiya et al. (2010) otimizaram as variáveis do processo de produção de etanol a partir do suco de caju utilizando Saccharomyces cerevisiae. Para tanto, os mesmos utilizaram a metodologia de superfície de resposta (Response Surface Methodology – RSM). Foi feito um estudo fatorial 24 para desenvolver o modelo estatístico para otimizar as seguintes variáveis: composição de substrato (50 – 90% v/v), pH (5,0 – 7,0), temperatura de incubação (30 – 38°C) e o tempo de fermentação (36 – 60 h). Foram realizados 31 experimentos com repetição dos pontos centrais. Os dados obtidos foram submetidos a análise de variância (ANOVA) e analisados utilizando um polinômio de segunda ordem. Os autores utilizaram reator batelada, contendo 1 litro de suco de caju clarificado, sob agitação de 200 rpm. Os resultados mostram que a concentração ótima de substrato foi 62% (v/v), o pH ótimo 6,5, a temperatura ótima 32°C e o tempo de fermentação de 42h. Utilizando as condições ótimas, a máxima concentração de etanol obtida na fermentação foi de 15,64 g/L.
Neelakandan e Usharani (2009) também estudaram a produção de etanol utilizando suco de caju clarificado, contudo, os autores utilizaram cepas de Saccharomyces cerevisiae imobilizadas em alginato. Assim como Karuppaiya et al. (2010), Neelakandan e Usharani (2009) estudaram os parâmetros de concentração de substrato (6, 7, 8, 9 e 10%), pH (4, 5, 6, 7 e 8), temperatura (25, 27,5, 30, 32, 32,5 e 35ºC) e estudaram também a concentração inicial de inóculo (2 a 10% v/v). Os experimentos foram realizados em reator de fluxo contínuo, com 50 cm de altura e 5 cm de diâmetro. Os resultados revelam que a concentração de substrato de 10%, pH 6,0, temperatura 32,5°C e concentração de inóculo 8% (v/v) foram os valores ótimos para esses parâmetros.
Pacheco (2009) além de estudar o potencial do suco de caju na produção de etanol, avaliou também a capacidade de imobilizar Saccharomyces cerevisiae em suporte de bagaço de caju. Foram avaliados parâmetros como a produtividade, eficiência, conversão de substrato/biomassa e conversão de substrato/produto. O autor observou que o suporte de bagaço de caju atingiu vantagens com relação a adesão e altas densidades celulares, gerando assim elevadas produtividades (5g/L.h). Quanto aos parâmetros de eficiência e a taxas de
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conversão substrato/produto as células imobilizadas atingiram valores similares aos obtidos com células livres no suco de caju integral (aproximadamente 90% e 0,47, respectivamente). As células imobilizadas no bagaço de caju mostraram-se aptas a reutilização por no mínimo 10 bateladas consecutivas, se mantendo estável em geladeira por 6 meses.