Neste capítulo, são apresentados os resultados experimentais obtidos, suas análises e discussões de interesse.
4.1 - Efeito do tensoativo no pré-tratamento ácido diluído
Conforme a seção 3.2.2, realizaram-se os ensaios referentes ao planejamento experimental proposto para o pré-tratamento ácido diluído da fibra do coco verde. Sabe-se que pré-tratamentos ácidos são responsáveis, principalmente, pela degradação da hemicelulose da biomassa, convertendo essa fração em pentoses, ácidos e componentes fenólicos (Alvira et al., 2009). De acordo com Kurakare et al. (1994), tensoativos agem sobre esses produtos intensificando as reações que ocorrem durante o pré-tratamento e favorecendo sua eficiência. Dessa forma, a estrutura lignocelulósica da biomassa é consideravelmente alterada seja de forma química, física ou morfológica, facilitando a ação de enzimas durante a etapa seguinte de sacarificação.
Seguindo esse contexto, utilizaram-se as variáveis de concentração de H2SO4 (X1), Tween 80 (X2) e tempo (X3) no planejamento experimental 23 para avaliar seus efeitos durante o pré-tratamento. A fibra do coco verde foi tratada de acordo com os ensaios ilustrados na Tabela 8, destacando-se que os mesmos foram executados de maneira aleatória. Após o pré- tratamento, as biomassas foram lavadas (seção 3.3), hidrolisadas pelo complexo enzimático comercial (seção 3.6) e a fração líquida resultante da hidrólise foi analisada por método DNS para quantificação dos açúcares redutores totais (ARTs) e por CLAE para quantificação de glicose e xilose. Assim, obteve-se a produção desses açúcares na hidrólise após 96 h para cada ensaio, esses resultados foram usados como respostas do planejamento e são ilustrados na Tabela 8. Nessa tabela, foi possível observar que as condições dos dois ensaios (5 e 7) destacados permitiram os melhores resultados considerando a produção de açúcares redutores totais, glicose e xilose. Esses ensaios foram realizados na ausência de H2SO4 e no nível superior da variável tempo (60 min). Além disso, percebeu-se que a presença do Tween 80 favoreceu relativamente a produção dos ARTs, mas, considerando os desvios dos resultados, o tensoativo não contribuiu de maneira considerável na produção de glicose e xilose.
Tabela 8 – Produção de ART, glicose e xilose a partir do planejamento experimental para o pré- tratamento ácido diluído. X1: H2SO4; X2: Tween 80; X3: tempo.
Ensaio* X1 X2 X3 ART (mg/mL) Glicose (mg/mL) Xilose (mg/mL) 1 (8) -1 -1 -1 5,365 ±0,161 3,113 ±0,082 1,006 ±0,067 2 (11) 1 -1 -1 4,360 ±0,925 3,937 ±0,024 0,698 ±0,009 3 (4) -1 1 -1 8,818 ±0,353 3,470 ±0,120 1,253 ±0,092 4 (7) 1 1 -1 5,289 ±0,389 4,792 ±0,456 0,940 ±0,633 5 (1) -1 -1 1 9,942 ±0,142 6,862 ±0,980 2,138 ±0,319 6 (5) 1 -1 1 5,540 ±0,196 4,576 ±0,547 0,392 ±0,082 7 (3) -1 1 1 11,412 ±0,410 6,533 ±1,322 2,131 ±0,304 8 (6) 1 1 1 5,965 ±0,345 4,703 ±0,505 0,453 ±0,085 9 (9) 0 0 0 5,591 ±0,252 4,537 ±0,024 0,631 ±0,034 10 (2) 0 0 0 6,012 ±0,202 4,724 ±0,006 0,604 ±0,101 11 (10) 0 0 0 5,480 ±0,101 4,354 ±0,031 0,542 ±0,006
* - Entre parêntesis destaca-se a ordem de realização dos ensaios
As Figuras 9.A, 9.C e 9.E ilustram os diagramas de Pareto para ARTs, glicose e xilose, respectivamente, obtidos a partir do planejamento usando-se o pré-tratamento ácido diluído. Observa-se que, em termos de produção de ARTs durante a etapa de hidrólise enzimática, apenas as variáveis da concentração de H2SO4 e do tempo de pré-tratamento tiveram influência significativa, ao nível de 95% de confiança, sendo que a primeira teve uma influência negativa, ou seja, a produção de ARTs tende a diminuir quando aumenta-se a concentração de H2SO4 no pré-tratamento da fibra de coco verde. Entretanto, essa produção foi favorecida pelo aumento do tempo de pré-tratamento, apresentando um efeito positivo da variável tempo (X3). Destaca- se que o uso do tensoativo não influenciou de forma significativa, muito embora sua presença não tenha comprometido a conversão da celulose e xilana em monômeros fermentescíveis. Observa-se também que um comportamento semelhante ocorreu ao se avaliar o diagrama de Pareto para glicose e xilose. Entretanto, diferentemente do perfil apresentado pelos ARTs em que a combinação dos fatores não foi significativa à resposta, o efeito combinado entre o tempo e a concentração do ácido foi significativo na obtenção de glicose (Figura 9.C). Para a xilose observou-se que o efeito significativo estatisticamente foi apenas a concentração de H2SO4. As Figuras 9.B, 9.D e 9.F ilustram as superfícies de respostas obtidas para o planejamento usando- se ácido diluído. É possível perceber que essas superfícies apresentam pouca curvatura, sugerindo que o uso de modelos polinomiais lineares é adequado para representar as respostas.
Conforme mostrado anteriormente, a concentração de ácido usado no pré-tratamento influencia diretamente no processo de hidrólise. Saha et al. (2005) estudaram o rendimento de glicose e xilose na hidrólise enzimática em função da concentração de H2SO4 utilizada no pré- tratamento da palha de trigo e verificaram que, para concentrações acima de 0,75 % (m/v) do ácido, os rendimentos apresentaram uma tendência de decaimento. Qi et al. (2010) também analisaram o pré-tratamento da palha de trigo, mas variando a concentração do tensoativo Tween 20 e do H2SO4 de maneira combinada. Esses autores verificaram que o uso do tensoativo aumentou a produção de xilose e glicose para cada concentração de H2SO4, mas, quando se usaram valores superiores a 2% (m/v) do ácido, os rendimentos obtidos foram reduzidos. Rocha (2010) avaliou a concentração de ácido sulfúrico (0 – 1 mol.L-1) utilizada no pré-tratamento do bagaço de caju, mantendo constante a temperatura (121 °C), o tempo (30 min) e a carga de sólidos (15% (m/v)). Os resultados da autora reportaram que o bagaço do caju pré-tratado sem ácido sulfúrico apresentou maior digestibilidade na hidrólise enzimática do que aquela obtida pelos materiais pré-tratados com o ácido. Dessa forma, acredita-se que o efeito negativo do ácido (X1) pode ter sido ocasionado pelo uso de concentrações de ácido relativamente elevadas para o pré-tratamento da biomassa do coco verde em especial. Assim, as concentrações de H2SO4 superiores a 1,5% (m/v) devem ser evitadas ao se utilizar a biomassa avaliada no presente estudo. Em relação a concentração de H2SO4, muitas pesquisas relatam que o uso de ácido sulfúrico é favorável durante o pré-tratamento (Alvira et al., 2009; Galbe & Zacchi et al., 2012; Martins et al., 2015), mas os resultados obtidos por esse trabalho indicam que, para a fibra de coco verde, maiores concentrações de ácidos reduzem o rendimento em açúcares fermentescíveis.
Segundo Selig et al. (2007), Donohoe et al. (2008), Kumar et al. (2013) e Li et al. (2014), durante pré-tratamentos com pHs ácidos e temperaturas parcialmente elevadas, componentes do complexo de lignina e produtos oriundos da degradação da xilana podem ser solubilizados em meio aquoso e, com a posterior redução de temperatura, esses se rearranjam e se depositam na superfície da biomassa na forma de esferas. Tal fenômeno retarda ou bloqueia consideravelmente a ação de enzimas durante a hidrólise enzimática, ocasionando menores rendimentos em açúcares fermentescíveis. De acordo com Li et al. (2014), a influência da inibição ocasionada pela deposição dessas esferas é maior com cargas enzimáticas menores durante a hidrólise como a utilizada nesse trabalho, apenas 20 FPU/g. Assim, existe a possibilidade de tal fenômeno está ocorrendo com a fibra de coco verde, justificando a redução na produção de ARTs observada nas maiores concentrações de H2SO4. Com relação ao tempo de pré-tratamento, Sindhu et al. (2011) e Meng et al. (2015) reportaram que maiores durações
de pré-tratamento ácido diluído contribuem para maiores conversões do material lignocelulósico em açúcares fermentescíveis, corroborando com o resultado deste trabalho.
As Equações (10-12) a seguir expressam a produção de ART (mg/mL), glicose (mg/mL) e xilose (mg/mL) em função da concentração de H2SO4 (X1), Tween 80 (X2) e tempo (X3).
ART = 6,707 - 1,798X1 + 0,784X2 + 1,128X3 - 0,446X1X2 - 0,664X1X3 - 0,311X2X3 (10)
Glicose = 4,691 - 0,246X1 + 0,126X2 + 0,920X3 + 0,119X1X2 - 0,783X1X3 - 0,177X2X3 (11)
Xilose = 0,981 - 0,506X1 + 0,068X2 + 0,152X3 + 0,008X1X2 - 0,350X1X3 - 0,054X2X3 (12)
A Análise de Variância (ANOVA) dos dados experimentais, com um nível de confiança de 95%, permitiu avaliar quais dos modelos anteriores são significativos e preditivos, ou seja, são úteis para fazer previsão (Apêndice - Tabela A1). Nesse caso, apenas o modelo de produção de glicose (Equação 11) foi considerado significativo e preditivo com uma variação explicada R² de 98,7%. Para as demais respostas, checou-se a curvatura dos modelos e percebeu-se que a mesma foi significativa, indicando que mais experimentos seriam necessários para descrever o comportamento experimental das produções de ARTs e xilose.
Figura 9 – Diagramas de pareto e superfícies de repostas do planejamento experimental para o pré-tratamento ácido diluído. A e B – ARTs; C e D – Glicose; E e F – Xilose. X1: H2SO4; X2: Tween 80; X3: tempo.
4.2 - Efeito do tensoativo no pré-tratamento alcalino diluído
O pré-tratamento alcalino modifica a composição e estrutura de materiais lignocelulósico, principalmente, através da deslignificação, resultando em maiores frações de celulose e hemicelulose na biomassa pré-tratada. Muitas pesquisas têm estudado o NaOH como agente químico nos pré-tratamentos alcalinos e, por essa razão, decidiu-se estudar também a influência desse pré-tratamento na fibra do coco verde, usando o NaOH e o Tween 80. Para isso, realizaram-se os ensaios referentes ao planejamento experimental para o pré-tratamento alcalino diluído apresentado na seção 3.2.1 e, da mesma maneira que para o pré-tratamento ácido diluído, a fibra de coco verde foi pré-tratada e, posteriormente, submetida à hidrólise enzimática. Alíquotas do sobrenadante resultante da hidrólise enzimática foram analisadas para quantificação dos açúcares fermentescíveis produzidos. Então, obtiveram-se as concentrações de ART, glicose e xilose para todas as condições estudadas no planejamento experimental e esses resultados são apresentados na Tabela 9.
Na Tabela 9, observa-se que, nos ensaios 2 e 4 destacados, houve as maiores produções de açúcares redutores totais, glicose e xilose. Esses ensaios foram realizados com 2 % (m/v) de NaOH e no nível inferior da variável tempo (10 min). Além disso, percebeu-se que a presença do Tween 80 favoreceu sutilmente a produção dos ARTs, glicose e xilose.
Nas Figuras 10.A, 10.C e 10.E, são ilustrados os diagramas de Pareto obtidos a partir do planejamento experimental usando o pré-tratamento alcalino. Observou-se que a concentração de NaOH no pré-tratamento teve influência significativa e positiva na produção dos açúcares estudados durante a hidrólise enzimática. Em relação às demais variáveis do planejamento, o efeito da concentração do álcali foi sempre o mais influente na produção dos açúcares em geral, especialmente na formação de ARTs, sendo o único parâmetro significativo para essa resposta. A concentração de Tween 80 apresentou efeitos significativos e positivos sobre as respostas de glicose e xilose, indicando que o tensoativo provavelmente promoveu modificações na biomassa durante o pré-tratamento que permitiram maiores produções desses monossacarídeos. Para a variável tempo de pré-tratamento, verificou-se que a mesma apresentou efeito negativo e não influenciou de maneira significativa na formação de ARTs, glicose e xilose. Entretanto, a variável tempo (X3) exerceu influência combinada com a concentração de NaOH (X1) e esse efeito combinado apresentou-se de maneira negativa e significativa em resposta à produção de glicose e xilose. Nesse caso, como o efeito combinado foi negativo para a formação de açúcares de maneira geral, uma duração de 10 minutos seria suficiente para o pré-tratamento alcalino da
biomassa. As superfícies de respostas apresentaram-se planas, ou seja, sem curvaturas e estão ilustradas nas Figuras 10.B, 10.D e 10.F, para ART, glicose e xilose, respectivamente.
Os resultados mostram que os pré-tratamentos da biomassa com concentrações superiores de NaOH (2,0% (v/v)) e de Tween 80 (3,0% (m/v)) permitiram maiores digestibilidades na hidrólise enzimática. Pandey & Negi (2015) e Li et al. (2016) investigaram o uso de tensoativos no pré-tratamento alcalino de folhagem de pinheiro e bambu e também identificaram que a presença de tensoativo juntamente com NaOH auxiliou em melhores resultados de açúcares na hidrólise enzimática, corroborando com as análises do presente trabalho.
Tabela 9 – Produção de ART, glicose e xilose a partir do planejamento experimental para o pré- tratamento alcalino diluído. X1: NaOH; X2: Tween 80; X3: tempo.
Ensaio* X1 X2 X3 ART (mg/mL) Glicose (mg/mL) Xilose (mg/mL) 1 (8) -1 -1 -1 8,714 ±0,950 4,618 ±0,313 1,735 ±0,103 2 (9) 1 -1 -1 21,479 ±0,202 12,352 ±0,894 4,438 ±0,281 3 (7) -1 1 -1 10,968 ±0,758 5,522 ±0,623 2,027 ±0,194 4 (2) 1 1 -1 22,766 ±0,310 13,834 ±0,968 5,771 ±0,343 5 (3) -1 -1 1 10,460 ±0,236 6,188 ±0,745 2,448 ±0,232 6 (10) 1 -1 1 19,789 ±0,675 10,444 ±0,930 3,988 ±0,319 7 (6) -1 1 1 12,987 ±0,393 6,447 ±0,660 2,014 ±0,177 8 (11) 1 1 1 18,735 ±0,265 13,542 ±0,607 4,401 ±0,183 9 (1) 0 0 0 17,932 ±0,817 9,869 ±0,882 3,528 ±0,408 10 (5) 0 0 0 18,452 ±0,679 9,200 ±0,590 3,227 ±0,576 11 (4) 0 0 0 18,596 ±0,746 8,885 ±0,606 3,130 ±0,301
Figura 10 – Diagramas de Pareto e superfícies de repostas do planejamento experimental para o pré-tratamento alcalino diluído. A e B – ARTs; C e D – Glicose; E e F – Xilose. X1: NaOH; X2: Tween 80; X3: tempo.
As Equações (13-15) expressam a produção de ART (mg/mL), glicose (mg/mL) e xilose (mg/mL) em função da concentração de NaOH(X1), Tween 80 (X2) e tempo (X3).
ART = 16,443 + 4,955X1 + 0,627X2 - 0,245X3 - 0,569X1X2 - 1,186X1X3 - 0,259X2X3 (13)
Glicose = 9,173 + 3,425X1 + 0,718X2 + 0,037X3 + 0,427X1X2 - 0,587X1X3 + 0,121X2X3 (14)
Xilose = 3,337 + 1,297X1 + 0,201X2 - 0,140X3 + 0,236X1X2 - 0,315X1X3 - 0,206X2X3 (15)
A análise da ANOVA dos dados experimentais (Apêndice - Tabela A2), considerando um nível de confiança de 95%, mostrou que os modelos para glicose e xilose foram significativos e preditivos com percentagens de variação explicada de 98,8% e 99,4%, respectivamente. A curvatura do modelo para ART foi verificada e observou-se que ela foi significativa, indicando que um modelo quadrático provavelmente se ajustaria melhor aos dados experimentais.
4.3 - Caracterização morfológica e físico-química das biomassas pré-tratadas
Diante dos resultados dos planejamentos experimentais, buscou-se analisar as mudanças estruturais e físico-químicas dos materiais pré-tratados que ocasionaram maior produção de açúcares fermentescíveis. Para isso, selecionaram-se dos ensaios do planejamento experimental do pré-tratamento ácido os ensaios 5 e 7 e do pré-tratamento alcalino, os ensaios 2 e 4. Ademais, essa seleção considerou aqueles ensaios com e sem tensoativo, visando perceber também a influência do Tween 80 nas características dos materiais obtidos.
Conforme as seções de 3.4.1 a 3.4.6, os materiais pré-tratados foram submetidos a uma série de etapas da metodologia proposta pela NREL para caracterizar quimicamente a fibra de coco verde em relação aos principais componentes da biomassa. Essa caracterização é fornecida em base seca de material na Tabela 10.
Tabela 10 – Composição química da fibra de coco verde. Ensaio 2: 2 % (m/v) NaOH; Ensaio 4: 2 % (m/v) NaOH e 3 % (m/m) Tween 80; Ensaio 5: 0 % (m/v) H2SO4; Ensaio 7: 0 % (m/v) H2SO4 e 3 % (m/m) Tween 80. Pré- tratamento Celulose (%) Hemicelulose (%) Lignina (%) Extraíveis (%) Cinzas (%) In natura 32,79±0,63 15,97±1,52 35,70±1,30 16,47±0,09 3,63±0,02 Ensaio 2 27,97±0,56 20,76±0,70 48,60±2,41 1,03±0,24 1,03±0,05 Ensaio 4 29,92±0,93 21,98±0,64 41,69±0,54 1,34±0,39 1,11±0,029 Ensaio 5 33,05±0,75 21,02±0,69 46,51±0,68 1,56±0,72 0,92±0,06 Ensaio 7 34,83±0,75 20,26±0,78 49,63±0,11 2,29±0,68 1,01±0,04
A caracterização química mostrou que, diferente do reportado na literatura, não houve redução da hemicelulose no pré-tratamento ácido nem redução da fração de lignina no pré- tratamento alcalino. Por exemplo, Gonçalves (2014) usou o pré-tratamento autocatalítico (200 °C, 50 min) e mostrou que a fibra do coco verde pré-tratada teve aumento de celulose de 23,38 %, redução de hemicelulose de 72,27 % e aumento de lignina de 62,26 % quando comparada a condição in natura. Nascimento (2016) analisou o pré-tratamento alcalino (0,5 % NaOH, 121 °C, 30 min) e atingiu um aumento de celulose de 11,92 % e de hemicelulose de 10,97 % e uma redução de 12% de lignina na fibra do coco verde. Entretanto, ambos os extraíveis e as cinzas foram removidos durante todos os pré-tratamentos. A partir da análise dos valores obtidos na Tabela 10, supõe-se que parte da celulose foi removida e que os demais componentes da biomassa foram modificados e apresentaram baixa remoção, visto que em materiais lignocelulósicos é necessário romper a barreira lignina-hemicelulose para se atingir a celulose.
Utilizando os dados de concentração de celulose (Tabela 10) e de glicose (Tabela 8 e 9) foi possível calcular as conversões de celulose em glicose (a partir Equação 9), ocorridas na hidrólise enzimática dos materiais in natura e pré-tratados, obtendo-se os valores de 10,8 %, 79,5%, 83,2%, 37,4% e 33,8% para o in natura e os Ensaios 2, 4, 5 e 7, respectivamente. É interessante perceber que, mesmo com frações químicas consideravelmente semelhantes entre si, os materiais pré-tratados apresentaram comportamentos diferentes em relação ao acesso enzimático durante a hidrólise enzimática, indicando possivelmente que os materiais pré- tratados pelos diferentes métodos adotados ocasionaram diferentes rearranjos estruturais de seus componentes químicos. Os autores mencionados anteriormente também realizaram a hidrólise enzimática dos materiais pré-tratados citados, obtendo conversões em glicose de 92,52 % e 26,75 % nos trabalhos de Gonçalves (2014) e Nascimento (2016), respectivamente.
Para o pré-tratamento alcalino em especial, verificou-se que a presença do Tween 80 reduziu a fração de lignina de 48,60% para 41,69% e permitiu um leve aumento na fração de celulose, o que pode ter ocasionado a melhor conversão em glicose na hidrólise enzimática. Considerando o pré-tratamento ácido, a presença do tensoativo não foi favorável para as conversões finais em glicose e tão pouco para as alterações nas composições químicas dos materiais pré-tratados.
De acordo com Chang & Holtzapple (2000), a celulose é distribuída na forma cristalina e amorfa e sua cristalinidade na biomassa é um parâmetro que pode favorecer os resultados de hidrólise enzimática. Por isso, realizaram-se as análises de cristalinidade dos materiais pré- tratados e in natura conforme a metodologia 3.4.7. A Figura 11 ilustra o difratograma obtido para as biomassas. Nele, foi possível observar a intensidade do pico referente a celulose cristalina e do vale ou depressão referente a celulose amorfa e, com esses valores, utilizou-se a equação da seção 3.4.7 para o cálculo de cristalinidade. Os índices de cristalinidade encontrados foram de 24,18 %, 46,56 %, 50,96 %, 34,93 % e 32,10 % para os materiais in natura, Ensaio 2, Ensaio 4, Ensaio 5 e Ensaio 7, respectivamente. Segundo Taherzadeh & Karimi (2008), o NaOH, ao desestruturar e/ou remover a lignina, provoca o intumescimento, aumenta a superfície interna, diminui o grau de polimerização e aumenta a cristalinidade da celulose. Sindhu et al. (2011) relataram o aumento da cristalinidade da cana de açúcar pré-tratada por agente ácido em relação a cana não tratada.
Dessa forma, foi observado que os pré-tratamentos com NaOH possibilitaram os maiores índices de cristalinidade, sendo esse efeito ainda maior quando realizado na presença do tensoativo. Pandey & Negi (2015) também perceberam aumentos na cristalinidade quando a folhagem de pinheiro foi submetida ao pré-tratamento alcalino assistido com tensoativo. Esses resultados de cristalinidade da fibra de coco verde para os diferentes pré-tratamentos estudados coincidem com o comportamento das conversões em glicose obtidas nas hidrólises enzimáticas, ou seja, os materiais que apresentaram maiores índices de cristalinidade também permitiram maiores conversões em glicose. Além disso, as cristalinidades comprovam que os pré- tratamentos realizados removeram ou modificaram as frações amorfas da fibra do coco verde quando comparado ao seu estado in natura, principalmente, o pré-tratamento alcalino no qual se adicionou o Tween 80.
Figura 11 - Difratogramas da fibra do coco verde in natura e pré-tratados. Ensaio 2: 2 % (m/v) NaOH; Ensaio 4: 2 % (m/v) NaOH e 3 % (m/m) Tween 80; Ensaio 5: 0 % (m/v) H2SO4; Ensaio 7: 0 % (m/v) H2SO4 e 3 % (m/m) Tween 80.
As análises de espectrofotometria de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) foram realizadas com o objetivo de detectar a presença dos principais grupos orgânicos contidos na estrutura da biomassa lignocelulósica na forma in natura e pré-tratada, avaliando-se o grau de modificação química que os pré-tratamentos promoveram na fibra do coco verde. A Figura 12 permite visualizar as bandas de absorção e comparar suas diferenças de intensidade para cada um dos materiais.
Gonçalves et al. (2014) e Brígida et al. (2010) reportaram perfis de transmitâncias para a fibra do coco verde semelhantes ao ilustrado na Figura 12, apresentando também alguns dos picos destacados nessa figura. Observando os diferentes perfis relacionados a cada pré- tratamento, percebe-se que o coco verde sofreu algumas modificações químicas em relação ao seu estado in natura. No comprimento de onda 3348 cm-1, ocorre a deformação axial do grupo (O-H), resultante da vibração estreita da celulose e lignina na fibra, em 2917 cm-1 vibrações de deformação axial do (C-H), em 1727 cm-1 propriedades da carbonila (C=O) atribuída à hemicelulose e em 1243 cm-1 existem as ligações (C-O) oriundas de ésteres, éteres e compostos fenólicos referentes às ceras ou extraíveis. A ausência de picos na região de comprimento de onda 1370-1390 cm-1 remete a uma estrutura simétrica e deformação assimétrica da celulose e
hemicelulose, indicando que a celulose e hemicelulose estão mais expostas na superfície da fibra.
Figura 12 – FTIR dos materiais lignocelulósicos in natura e pré-tratados. Ensaio 2: 2 % (m/v) NaOH; Ensaio 4: 2 % (m/v) NaOH e 3 % (m/m) Tween 80; Ensaio 5: 0 % (m/v) H2SO4; Ensaio 7: 0 % (m/v) H2SO4 e 3 % (m/m) Tween 80.
Normalmente, picos nos comprimentos de onda 1030, 1241, 1360, 1405, 1430 e 1500 cm-1 são relacionados à presença de lignina nos materiais e os picos 897, 1043, 1164, 1248 e 1728, relacionados à hemicelulose. De forma geral, os espectros forneceram uma análise qualitativa da constituição dos materiais estudados, evidenciando mudanças na estrutura da biomassa, principalmente nos Ensaios 2 e 4, corroborando com conversões em glicose mais elevadas obtidas na hidrólise enzimática para os mesmos e que, apesar das altas composições de lignina nesses substratos, esse componente foi consideravelmente modificado de maneira a tornar a celulose mais susceptível ao ataque enzimático.
As imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) obtidas dos materiais pré- tratados e não-tratado são apresentadas na Figura 13. A amostra de casca de coco verde in
apresentaram estruturas modificadas, com aumento da área superficial e porosidade e fibras desordenadas. Essas características estruturais podem ter proporcionado maior susceptibilidade da casca de coco verde pré-tratada à hidrólise enzimática.
Figura 13 – Imagens da MEV das amostras in natura e pré-tratados com aumento em 200 x. A – In natura; B – Ensaio 2: 2 % (m/v) NaOH; C – Ensaio 4: 2 % (m/v) NaOH e 3 % (m/m) Tween 80; D – Ensaio 5: 0 % (m/v) H2SO4; E – Ensaio 7: 0 % (m/v) H2SO4 e 3 % (m/m) Tween 80.
4.4 - Análise da lavagem pós-tratamento da fibra do coco verde
No presente trabalho avaliou-se o número de lavagens pós-tratamento dos materiais pré- tratados. Primeiramente, os materiais foram submetidos às lavagens fracionadas (seção 3.3) e a água de lavagem residual após a filtração foi coletada para avaliar a sua descoloração, conforme
A
B
E D
ilustra a Figura 14, a variação de pH em função da quantidade de lavagens realizadas e a presença de açúcares e componentes inibidores.
Conforme apresentado na Figura 14, observou-se que as 12 lavagens realmente foram necessárias para que a água residual fosse clarificada, tanto para os pré-tratamentos alcalinos como para os ácidos com e sem tensoativo. A Figura 15 permite observar que a presença do Tween 80 não afetou o pH das águas residuais, visto que os ensaios com e sem tensoativo praticamente se sobrepuseram. Em contrapartida, a variação de pH ocasionada pela lavagem dos materiais pré-tratados com NaOH foi muito maior do que aquelas oriundas dos pré- tratamentos ácidos, mas foi possível atingir pHs neutros, a partir da quarta lavagem, para o pré-