Cinética de inibição do etanol e consumo de açúcar, em reator biológico, usando resíduos industriais de citrinos e de alfarroba. Aumento de escala de produção em unidade-piloto

Dissertação de mest., Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2013

A produção de etanol como biocombustível alternativo, tem recebido atenção nas ultimas décadas por contribuir para a redução do impato ambiental gerado pelos combustíveis fósseis. Os resíduos resultantes da indústria de processamento de alfarroba e citrinos apresentam um grande potencial para a produção de etanol, devido aos altos teores em açúcar e por proporcionar características importantes no crescimento de microrganismos. Neste trabalho foram analisadas cinéticas de consumo de substrato e produção de etanol em sistema descontínuo, utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae. Após verificar rendimentos próximos do valor máximo teórico (0,510 - 0,470getanol/gsubstrato) em ensaios com alfarroba e citrinos, realizaram-se combinações 33:67, 50:50 e 67:33 (alfarroba:citrinos), a 250g/l. Selecionou-se a combinação 33:67, visto apresentar uma concentração de etanol de 84getanol/l e um rendimento de 0,498getanol/gsubstrato. Ao efetuar aumento de escala laboratorial da combinação, em reator de 3L, verificou-se uma maior conversão de açúcares para produção de etanol, obtendo um rendimento de 0,432getanol/gsubstrato. No estudo de várias concentrações de citrinos (130, 180 e 330g/l), verificou-se maior produção de etanol (0,428getanol/gsubstrato) na concentração de 180g/l, enquanto a maior produção de biomassa (0,089gbiomassa/gsubstrato) foi observada a 330g/l. Devido ao papel importante do azoto na biossíntese, otimizou-se a quantidade de uma nova fonte orgânica, ureia, na produção de etanol, de forma a tornar viável em produção industrial. A ureia a 1,5g/l, obteve melhores resultados de rendimento (0,497getanol/gsubstrato) e demonstrou ser facilmente assimilada, representando assim uma melhoria no custo-beneficio em processos fermentativos. Num ensaio teste na unidade piloto de 20L, utilizando glucose como fonte de carbono, constatou-se uma boa conversão de substrato em etanol (0,447getanol/gsubstrato), sendo contudo necessário definir critérios de aumento de escala. A eficiência fermentativa entre alfarroba e citrinos, a elevadas concentrações, com a estirpe S. cerevisiae F13A mostrou ser promissora para o uso em biorrefinarias de etanol.