Estudo experimental e modelagem do processo de sacarificação e fermentação simultânea utilizando bagaço de cana-de-açúcar para produção de etanol

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Um estudo para a produção de açúcares redutores e etanol celulósico, a partir de bagaço de cana-de-açúcar, foi realizado incluindo-se no conceito de biorrefinaria. No estudo para a produção de açúcares redutores, foi visto que o tamanho da partícula não influenciou na composição, na morfologia externa, nos grupos orgânicos, nem tão pouco, na hidrólise enzimática, nas condições aplicadas. A quantidade de enzimas celulases e β-glicosidase foi otimizada reduzindo custo de processo e se produziu quantidades satisfatória de glicose e xilose, em biorreator, utilizando bagaço de cana pré-tratado com ácidos, álcalis e peróxido de hidrogênio. A partir das caracterizações físico-químicas no bagaço de cana pré-tratado por quatro formas distintas, foi visto que os pré-tratamentos agem de forma diferente deixando a estrutura do material com a morfologia externa e grupos orgânicos diferentes para cada biomassa processada. Entretanto, pelo estudo de Difração de Raio-X não foi visto uma modificação drástica na cristalinidade da celulose do material lignocelulosico. Após uma hidrólise enzimática, foi obtido o melhor rendimento global em glicose e xilose utilizando o pré-tratamento com hidróxido de sódio. No estudo do processo de Sacarificação e Fermentação Simultânea (SFS) observou-se que o pré-tratamento que mais favoreceu a produção de etanol foi o pré-tratamento combinado com ácido e álcali. Com o estudo cinético do SFS em biorreator, foi possível monitorar todos os parâmetros do processo, açúcares, biomassa celular e etanol, dando condições para uma otimização em termos de quantidade de bagaço inicial, quantidade de inoculo e atividade enzimática inicial, bem como, gerar dados significativos para uma futura modelagem do sistema. O processo de SFS foi otimizado em sistema batelada e batelada alimentada obtendo-se rendimentos bem próximos dos obtidos em um processo convencional de produção de etanol. Para a modelagem da hidrólise enzimática, o modelo foi ajustado e representou de forma satisfatória o sistema complexo de hidrólise enzimática do material lignocelulosico. A etapa final deste trabalho foi a modelagem do processo SFS utilizando o modelo de hidrólise enzimática como primeira parte de um modelo mais complexo. De acordo com os resultados, foi visto que o modelo ainda precisa de alguns ajustes para representar de forma satisfatória todas as condições iniciais testadas. Portanto, os resultados aqui apresentados são de grande valor quando se pensa em produção de etanol celulósico, bem como, a ampliação de escala do processo SFS.