Simone Costi Stangherlin

Engenharias / Engenharia Química / Processos Industriais / Química Verde
VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS HIDRÓLISES ENZIMÁTICAS E QUÍMICAS NA PRODUÇÃO DE BIOETANOL
A PARTIR DO BAGAÇO DA CANA DE AÇÚCAR
Simone Costi Stangherlin
[email protected]
Curso de Engenharia Química – Universidade Salvador - UNIFACS
Paulo Roberto Britto Guimarães
Prof. Dr./Orientador
Leila Maria Aguilera Campos
Prof. Msc./Co-orientadora
INTRODUÇÃO
O Brasil é o principal produtor de cana de açúcar do mundo e a produção de bioetanol a partir desta fonte apresenta
diversas vantagens econômicas e ambientais, principalmente por ser uma matéria-prima de baixo custo. Com o
desenvolvimento de tecnologias pode-se aproveitar industrialmente a biomassa integral da cana de açúcar, gerando
bioetanol de segunda geração a partir da celulose do bagaço da cana. Por meio do pré-tratamento, separam-se frações
do bagaço, aumentando a acessibilidade à celulose. Tanto a celulose como a hemicelulose pode ser hidrolisada a
açúcares fermentáveis para a produção de etanol por rotas químicas ou enzimáticas. A escolha da rota deve ser
baseada considerando-se qual produto bruto será empregado, o organismo para fermentação dos açúcares liberados e
a economia. Deve-se, portanto, avaliar as vantagens e desvantagens das rotas de hidrólise e o rendimento da reação e
da produção de bioetanol a partir do bagaço da cana de açúcar.
MÉTODOS
®
Para a sacarificação dos substratos aplica-se 50 mL de Celluclast 1.5 L e 15 mL de Novozyme 188. Adicionar a
preparação enzimática em um balão volumétrico de 500 mL, juntamente com tampão acetato 50mM e pH 4,8. Realizar a
hidrólise a uma concentração de 2% (v/v) em relação à massa seca do bagaço pré-tratado. Transfere-se as amostras
para erlenmeyers de 250 mL, e adiciona-se 37,5 mL de água destilada, 37,5 mL de tampão acetato 100 mM, pH 4,8, e
25 mL da preparação enzimática. Inicia-se, então, a contagem do tempo de hidrólise, que deverá ocorrer, em média, por
o
70 horas, sob agitação de 140 rpm, em incubadora de agitação orbital pré-aquecida a 45 C. Na hidrólise ácida, utiliza-se
o
partículas com tamanhos entre 0,45 e 0,9 mm e ácido sulfúrico diluído (1,25%, m/m), pré-tratados em autoclave a 121 C
o
por 2 horas. Separar a fração líquida por filtração e lavar o filtrado com 20 mL de água quente a 60 C. Misturar o filtrado
e o líquido de lavagem. Na hidrólise alcalina empregar 10 g de bagaço seco, imersos por 6 horas em 75 mL de base.
o
o
Realizar tratamento térmico na amostra, mantendo por 1 hora as temperaturas de: 135 C para sulfito de sódio; 170 C
o
o
para sulfato alcalino; e 70 C para peróxido de hidrogênio. Secar amostras por 72 horas em estufa a 65 C e moer em
moinho com peneira de 1 mm.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A hidrólise ácida possui baixo consumo de ácido, mas necessita de condições mais severas para atingir altos níveis de
glicose, levando à degradação do açúcar liberado pela hemicelulose que se encontra no meio reacional e à degradação
de lignina solúvel, gerando um baixo rendimento de hidrólise e formação de inibidores da fermentação. Na hidrólise
enzimática o catalisador é de origem biológica, possui alta especificidade, resultando em alto rendimento de açúcares
fermentáveis e menores impactos ambientais, além de gerar uma economia energética e metalúrgica. Suas
desvantagens são a necessidade de controlar muitos parâmetros, maior tempo requerido para a reação e altas
concentrações de enzimas para atingir conversões altas de celulose. Os níveis desejáveis de açúcares liberados são
próximos de 18,42 g/L para a hidrólise enzimática, representando 97,6% do valor teórico. Enzimas derivadas do
Trichoderma reesei devem liberar maiores quantidades de açúcares redutores em um menor tempo de reação (18,60 g/L
em 5 dias), seguido do Aspergillus Níger (16,41 g/L em 10 dias), ambos para bagaço pré-tratado com ácido sulfúrico
0,5%. Para as hidrólises ácidas e básicas, esperam-se valores aproximados de 90% de liberação de açúcar.
CONCLUSÕES
Espera-se chegar a procedimentos de hidrólises químicas e enzimáticas mais eficientes e viáveis, com a realização de
novos estudos. No processo de hidrólise enzimática, devem-se avaliar diversos fatores que interferem no rendimento
desta hidrólise, tais como o tipo de pré-tratamento do substrato, a inibição da atividade enzimática pelos produtos finais
da biodegradação, a termoestabilidade das enzimas, a concentração e a adsorção do substrato, o tempo de duração da
hidrólise, o pH do meio e a velocidade da agitação. Para o processo de hidrólise ácida deve-se realizar estudos a
respeito das condições ótimas a fim de minimizar custos com equipamentos resistentes à corrosão e com a recuperação
dos ácidos utilizados. Com relação à hidrólise básica, apesar dos poucos artigos encontrados sobre o tema, serão
realizados estudos a cerca de sua viabilidade através da comparação com outros processos.
Instituição de Fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
Trabalho de Iniciação Científica
Palavras-chave: Hidrólise enzimática. Bioetanol de segunda geração, Bagaço de cana de açúcar