RESULTADOS OBTIDOS PARA A CONVERSÃO ENZIMÁTICA DA CELULOSE APÓS O PRÉ-

CELULOSE APÓS O PRÉ-TRATAMENTO COM H2SO4 E

DESLIGNIFICAÇÃO

De acordo com a Figura 8.7, os valores da conversão enzimática obtidos após a variação da carga de sólidos e agitação variaram de 41,05 a 58,87% para o material que foi apenas pré-tratado com H2SO4 diluído e de 49,33 a 67,77% para o material

tratrado com ácido e sequencialmente deslignificado. O ensaio 3 (200 rpm e 5% de sólidos) foi aquele que permitiu os maiores valores de conversão para os dois materiais hidrolisados. A condição do ensaio 7 (100 rpm e 15% de sólidos) foi aquela que mostrou os menores resultados de conversão para os dois tipos de material hidrolisado (apenas pré-tratado com H2SO4 diluído e o que também foi sequencialmente

deslignificado).

O aumento na carga de sólidos de 5% para 10% a 100 rpm durante a hidrólise enzimática, promoveu uma redução no valor da conversão em 15,74% e 0,58%, para o caroço de açaí apenas pré-tratado com ácido e aquele para aquele que foi sequencialmente deslignificado, respectivamente. De acordo com Gregg and Saddler, (1996) altas cargas de sólidos durante a hidrólise enzimática reduzem as taxas de conversão devido a inibição enzimática por produto, inativação enzimática ou redução na reatividade do substrato celulósico.

Após o material pré-tratado com H2SO4 ser deslignificado verificou-se um

aumento médio no valor da conversão enzimática de 23,86%. O ensaio 12 (150rpm e 10% de sólidos) foi aquele no qual se verificou maior aumento no valor da conversão após o material pré-tratado com ácido ser deslignificado (37,39%). Para o ensaio 3 (200 rpm, 5% de sólidos), o qual mostrou os melhores resultados de conversão, a deslignificação proporcionou um aumento de 15,11% na conversão enzimática do material.

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Figura 8.7 Resultados da conversão da celulose obtidos para o caroço de açaí pré-

tratado com H2SO4 diluído e pré-tratado com H2SO4 diluído e sequencialmente

deslignificado.

Na Figura 8.8 são mostrados os valores de conversão enzimática obtidos nas condições de 200 rpm (melhor condição de agitação) e com os materiais provenientes das melhores condições de pré-tratamento e deslignificação nas melhores condições observadas nos planejamentos aplicados. É possível observar que a carga de sólidos de 3% quando hidrolisada na melhor conversão de agitação (200rpm) foi aquela que mostrou maiores valores de conversão com o valor de 78,97% para o caroço pré-tratado e sequencialmente deslignificado.

Foi possível verificar que o aumento na concentração de sólidos para todos os 3 diferentes tipos de material convertido (apenas pré-tratado com H2SO4 diluído, pré-

tratado e deslignificado e “in natura”) promoveu redução nos valores de conversão enzimática, semelhante ao que foi observado por Sindhu et al. (2010). Carvalho et al. (2013) afirmaram que o aumento na carga de sólidos promove a redução nos níveis de conversão e que isso se repete para uma ampla variedade de materiais lignocelulósicos. Apesar da concentração de 3% de sólidos ter mostrado os melhores resultados de conversão, é necessário considerar que os valores de conversão obtidos para 10 e 15% de sólidos também foram bons e foram de 64,60 e 54,69%, respectivamente. Segundo Kootstra et al. (2009) a utilização de cargas de sólidos elevadas reduzem os custos de energia.

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Os resultados mostrados na Figura 8.8 mostraram ainda que o pré-tratamento realizado apenas com o H2SO4 diluído promoveu conversões 2,07 a 3,27 vezes maiores

se comparadas com o material “in natura” ou não-tratado. Quando o material pré-tratado com ácido foi sequencialmente deslignificado esses valores foram ainda maiores e atingiram valores de 2,4 a 3,76 vezes maior que os observados para o material “in natura”. Esses valores foram menores que os obtidos por Sindihu et al. (2011) que obteve valores de conversão de até 4 vezes maiores para bagaço de cana tratado apenas com H2SO4 diluído.

Entretanto os valores de conversão obtidos neste trabalho são considerados bons e maiores (conforme a Figura 8.7) se comparados com aqueles encontrados por Silva (2009) que obteve valores de conversão de 32 e 61 % para o pseudocaule de bananaeira pré-tratado com H2SO4 diluído e apenas deslignificado com NaOH. Já Martin et al.

(2007) relata que para cascas de amendoim, talos de mandioca e cascas de arroz o pré- tratamento com H2SO4 diluído não foi eficiente em melhorar a hidrólise enzimática.

Figura 8.8 Resultados da conversão enzimática obtida para a celulose do caroço de açaí

apenas pré-tratado com H2SO4 diluído, pré-tratado e deslignificado sequencialmente e

“in natura” a 200 rpm.

A Figura 8.9 mostra o gráfico das cinéticas de hidrólise enzimática obtidas nas concentrações de sólidos de 3, 5, 10 e 15% para o material pré-tratado com H2SO4

diluído (na melhor condição obtida durante o estudo do pré-tratamento com ácido – item 3.3) e para o material “in natura” ou bruto após 96 horas de cinética a 200 rpm. É possível verificar que os valores de glicose/L para o material pré-tratado atingem

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valores máximos próximos a 45 g/L. Já quando se observa a cinética obtida para o material “in natura” verificam-se valores máximos próximos de 11,5g/L. A maior concentração de glicose /L foi obtida para a carga de sólidos de 15% seguida pela carga de 10% para ambos os materiais. Na concentração de 15% de sólidos o pré-tratamento com H2SO4 diluído permitiu um aumento de 297% no índice de g de glicose/L em

relação ao material “in natura”/bruto hidrolisado na mesma condição. Para a concentração de sólidos de 10% esse aumento doi de 282%.

Figura 8.9 Cinéticas de hidrólise enzimática realizadas para o caroço de açaí pré-

tratado com H2SO4 diluído (1° da esquerda para direita) e caroço de açaí “in

natura”/bruto (2° da esquerda para direita) durante 96 horas a 200rpm.

Na Figura 8.10, é mostrado o gráfico com a cinética de hidrólise enzimática, também realizada nas 4 diferentes concentrações de sólidos citadas anteriormente para o caroço de açaí pré-tratado e deslignificado sequencialmente nas mesmas condições citadas para a Figura 8.9. O material que foi pré-tratado com ácido e sequencialmente deslignificado mostrou valores de g de glicose/L superiores aqueles que foram mostrados para os materiais da Figura 8.9. De acordo com a Figura 8.10 foi mais uma vez observado que as concentrações de sólidos de 15 e 10% foram aquelas que permitiram os maiores índices de g de glicose/L. Os valores obtidos foram de 68,73 e 54,12 g de glicose/L para as concentrações de 15 e 10%, respectivamente. Após o pré- tratamento e deslignificação sequencial foi possível observar um aumento máximo no valor de g de glicose/L de 527% em relação ao material “in natura”/bruto na mesmas condições de hidrólise (15% de sólidos). Isso representa um valor quase 6 vezes maior na quantidade de g de glicose/L no hidrolisado.

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Figura 8.10 Cinéticas de hidrólise enzimática realizadas para o caroço de açaí pré- tratado com H2SO4 diluído e deslignificado sequencialmente durante 96 horas a

200rpm.

Na Figura 8.11, são mostradas as cinéticas de hidrólise enzimáticas obtidas para as melhores condições do planejamento realizado neste capítulo: 5% de sólidos para o caroço apenas pré-tratado com H2SO4 diluído; 10% para o caroço sequencialmente

deslignificado; ainda é mostrada a cinética nestas mesmas condições para o material “in natura”/bruto. De maneira geral, o pré-tratamento seguido de deslignificação foi o material que apresentou um maior valor de g de glicose/L (54,12).

Figura 8.11 Cinéticas de hidrólise enzimática realizadas para o caroço de açaí pré-

tratado apenas com H2SO4; pré-tratado e sequencialmente deslignificado e caroço “in

natura”/bruto durante 96 horas a 200rpm.

Como as hidrólises enzimáticas iniciais observadas durante os estudos de pré- tratamento e deslignificação foram realizadas nas cargas de sólidos de 3%, e foram

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realizadas cinéticas de hidrólise enzimática para esta concentração com a condição ótima de agitação e tempo mais elevado.

Os resultados mostrados na Figura 8.12. apontam que mais uma vez o material pré-tratado e sequencialmente deslignificado foi aquele que mostrou maiores valores de g de glicose/L (19,85) seguidos pelo material apenas pré-tratado com H2SO4 com o

valor de 14,09 g de glicose/L e “in natura” com o valor de 4,95. Esses resultados confirmam a eficiência dos pré-tratamentos em melhorar os valores de açúcares para posterior fermentação.

Figura 8.12 Cinéticas de hidrólise enzimática realizadas para o caroço de açaí pré-

tratado apenas com H2SO4; pré-tratado e sequencialmente deslignificado e caroço “in

natura”/bruto durante 96 horas a 200rpm a 3% de sólidos.

8.4. CONCLUSÕES PARCIAIS

De acordo com o planejamento experimental, foi possível observar que os maiores valores obtidos para os teores de g de glicose / g de material foram observados para o ensaio 3 (de 200 rpm de agitação e 5%) com os valores de 0,23g de glicose/ g de caroço “in natura,” para o material pré-tratado com H2SO4 diluído e de 0,35 g de

glicose/ g de caroço pré-tratado, para o material pré-tratado com ácido e também deslignificado.

Os ensaios realizados na melhor condição de agitação mostrou que a concentração de 3% de sólidos foi aquela que permitiu a obtenção dos maiores valores de conversão enzimática, para todos os materiais avaliados. Entretanto, a concentração de 15% de sólidos foi aquela que permitiu a liberação dos maiores valores de g de glicose/L.

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Após o pré-tratamento e deslignificação seqüencial, foi possível observar um aumento máximo no valor de g de glicose/L de 527% em relação ao material “in natura”/bruto nas mesmas condições de hidrólise (15% de sólidos), o que representou um valor quase 6 vezes maior na quantidade de g de glicose/L no hidrolisado.

A variável que se mostrou mais significativa no valor de (g de glicose/ g de caroço “in natura” – apenas pré-tratado com H2SO4 diluído) hidrólise do caroço pré-

tratado foi a concentração de sólidos (L). Dentro das condições experimentais estudadas as condições ótimas obtidas para os valores de g de glicose / g de caroço “in natura” (resultado obtido para o caroço pré-tratado apenas com H2SO4 diluído) foi a realizada a

200 rpm de agitação e 5% de cargas de sólidos.

A variável concentração de sólidos (L) foi considerada como a mais significativa ao nível de 99% de confiança para a variável resposta analisada (g de glicose/ g de caroço pré-tratado com H2SO4 diluído – material pré-tratado com ácido e

deslignificado). De acordo com a análise dos dados, a melhor condição para as condições estudadas foi de 10% de sólidos e 200 rpm de agitação (resultado obtido para o caroço pré-tratado com H2SO4 diluído e seqüencialmente deslignificado).

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CAPÍTULO 9 - FERMENTAÇÃO DOS HIDROLISADOS

No Capítulo 9 foi realizada a fermentação dos hidrolisados obtidos nas condições consideradas ótimas para este trabalho. Para o mesmo capítulo, foram estudados os principais parâmetros de avaliação do processo de fermentação como os índices de etanol, glicose consumida e glicerol. Além disso foram observados os rendimentos da fermentação realizada e os inibidores presentes no hidrolisado.

9. FERMENTAÇÃO