Avaliação do uso potencial de Torta de Buriti (Mauritia flexuosa L.) como fonte de etanol lignocelulósico

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Gomes, P.H.O. (UFVJM) ; Brito, P.L. (UFVJM) ; Fidencio, P.H. (UFVJM)

Resumo

No cenário energético mundial, o consumo de combustíveis de origem fósseis ainda é hegemônico e preocupante. Sendo assim, o estudo por fontes alternativas de energia se faz necessário e urgente. O Brasil já é um dos principais produtores de etanol obtido a partir de cana de açúcar, produto que se apresenta como fonte alternativa de combustível líquido. No entanto, ao perceber a possibilidade de produzir etanol a partir de materiais lignocelulósico também, amplia-se as fontes para este combustível. Uma destas são as Tortas, coprodutos da produção de óleos a partir de frutos oleaginosos, após extração mecânica. Este trabalho teve, então, o objetivo de caracterizar quimicamente a Torta de Buriti (Maurita flexuosa L.), analisando sua potencialidade como fonte de etanol lignocelulósico.

Palavras chaves

Caracterização; Análise Química; Bioetanol

Introdução

Segundo Lima e colaboradores (2001), a produção de álcool teve início na Capitania de São Vicente em meados de 1532, com a chegada das primeiras mudas de cana-de-açúcar ao país. Ainda de acordo com o mesmo autor, “as indústras de açúcar e álcool estiveram sempre intimamente ligadas, desde o tempo do descobrimento [do Brasil]”, sendo que a produção de bebidas alcoólicas era o único álcool produzido. Com a crise do petróleo de 1974, Brasil inicia uma nova fase na produção de etanol. Com a necessidade de buscar fontes alternativas para a gasolina, a produção de álcool passa de 700 milhões de litros por ano, em pouco tempo, para 15 bilhões de litros. Este combustível, então, passa a ser fonte energética para mais de 4 milhões de automóveis que se moviam com álcool puro ou com mistura gasolina/etanol. Neste momento teve-se uma grande evolução na indústria açucareira, acarretando no aumento do parque canavieiro, criação de empregos diretos e indiretos e evolução na construção de motores que funcionassem com etanol. Continuando o processo iniciado em 1931, o Programa de uso do álcool, Proálcool, perde importância com a redução do preço do petróleo pós crise de 74. (LIMA e colaboradores, 2001) A matriz energética no mundo continua sendo fortemente inclinada para as fontes de carbono, como o petróleo, carvão e gás natural, o que indica um alto valor agregado nesses combustíveis fósseis não renováveis. O Brasil se destaca entre as economias industrializadas pela forte participação de fontes renováveis em sua matriz energética, o que se impõe um baixo custo na produção de energia. Isso se explica pelos privilégios naturais, como as bacias hidrográficas representando uma matriz energética nacional da ordem de 40% e pela produção de biomassa (30%), que é toda matéria orgânica não fóssil, de origem animal ou vegetal, que pode ser utilizada na produção de calor, para geração de eletricidade e/ou transformadas em energias sólidas(carvão vegetal), líquidas (etanol, biodiesel) e gasosas (biogás de lixo) (Aneel, 2008). De acordo com Lima e colaboradores (2001), o etanol já é um substituto eficaz de combustíveis fósseis e pode ser obtidos por três vias gerais: destilação, sintética e fermentação. No Brasil a via fermentativa é, sem dúvida, a mais praticada e promissora. Mesmo tendo derivados do petróleo disponíveis, o custo para sua utilização em, por exemplo, bebidas alcoólicas não são favoráveis e, muito menos, legalizadas, uma vez que o seu desdobramento de álcool para produzir bebidas não é permitido. Além do custo da produção sintética do etanol, a sua obtenção por fermentação é favorável pela alta disponibilidade de substrato, uma vez que são facilmente encontrados em todo o território brasileiro. (LIMA e colaboradores, 2001) Dentre as biomassas disponíveis, têm-se diversos frutos oleogionosos que tem seus óleos extraídos gerando grandes quantidades de tortas, um destes é o Buriti (Mauritia flexuosa L. f.). O Buriti é uma das mais singulares palmeiras do Brasil que pode alcançar 30 metros de altura. É uma espécie abundante no cerrado brasileiro, assim como em Minas Gerais. O fruto possui uma casca dura o que trás proteção natural contra predadores e contra a entrada de água. (RODRIGUES, 2013). Os frutos do Buriti possuem coloração marrom-avermelhados, formato oblongo- globosos medindo cerca de 4 a 5 cm de comprimento. O epicarpo do fruto é formado por escamas sobrepostas, mesocarpo carnoso e alaranjado, o endocarpo não é diferenciado e sua semente é escura e globóide (MARTINS & FIGUEIRAS, 2006) Segundo Manhães (2007), o Buriti é composto por 40% de semente, 30% de epicarpo, casca e polpa, 20% de endocarpo e 10% de mesocarpo e polpa. O fruto infloresce anualmente ao fim de períodos chuvosos, podendo chegar até sete cachos por planta e cerca de 400 a 500 frutos por cacho (SPERA et al, 2001). De acordo com Silva (2002) a palmeira do Buriti pode ser utilizada integralmente. O fruto pode ser utilizado para vários fins, principalmente na culinária, uma destas é a estração de um óleo com características organolépticas de sabor e aroma agradáveis com alta concentração de β-caroteno. Segundo Santos (2012), materiais lignocelulósicos podem ser convertidos em bioetanol pelo pré-tratamento enzimático ou solução ácida, que hidrolisa os açúcares complexos e insolúveis em unidades de glicose, que podem, então, ser convertidas em etanol por ação de um agente fermentador. Sendo assim, o trabalho teve como objetivo determinar os teores de umidade, cinzas, lipídeos, fibra bruta, fibras solúveis em detergente ácido, fibras solúveis em detergente neutro, celulose, hemicelulose, lignina, açúcares solúveis totais e amido. Estas informações vão contribuir na análise de potencialidade desta biomassa como fonte de etanol lignocelulósico.

Material e métodos

Obtenção e preparo da Torta de Buriti A biomassa foi cedida pela Cooperativa Grande Sertão, com sede em Montes Claros – MG, que processou a polpa desidratada de Buriti (Mauritia flexuosa) obtida por Agricultores do entorno da cidade sitada. A extração do óleo foi feita por prensagem em prensa construída pela própria cooperativa. A torta foi submetida a análises químicas no Laboratório de Bioprocessos e Biotransformação da Universidade Federal dos Vales dos Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM – Campus JK). Caracterização química da torta de Buriti A torta de Buriti, após ser triturada e lavada com éter etílico, foi submetida a análises descritas a seguir. • Umidade – metodologia descrita pelo Instituto Adolph Lutz (2008). • Cinzas – metodologia descrita pelo Instituto Adolph Lutz (2008). • Lipídeos ou Extrato Etéreo – metodologia descrita pelo Instituto Adolph Lutz (2008). • Proteínas – método de Kjeldal(IAL, 2008). • Fibra Bruta – método de Kamer e Ginkel (1952). • Fibras solúveis em detergente ácido – método descrito por Vansoest (1970). • Fibras solúveis em detergente neutro – método descrito por Vansoest (1970). • Celulose – método descrito por Vansoest (1970). • Hemicelulose – método descrito por Vansoeste (1970). • Lignina – método descrito por Vansoeste (1970). • Açúcares Solúveis Totais e Amido – metodologia descrita por McCready (1950).

Resultado e discussão

Os resultados obtidos das análises químicas da Torta de Buriti podem ser vistos na Tabela 1. Vale destacar os teores de AST, amido, celulose e hemicelulose, uma vez que estes simbolizam fontes de carboidratos, totalizando 46,49% em massa. Ou seja, cada tonelada de torta de Buriti tem potencial para disponibilizar 464,9 kg de carboidratos que podem ser convertidos em etanol. A umidade de um determinado material possibilita inferir sobre sua potencialidade de desenvolver microrganismos indesejáveis que podem deteriorar o fruto e produzir compostos indesejáveis, prejudicado a fermentação dos carboidratos à etanol (PARK; ANTONIO, 2006). Segundo Carneiro (2011) a desidratação do fruto pode ser uma alternativa para este problema, no caso da Torta de Buriti analisada, o processo de extração mecânica se dá a partir do fruto já desidratado, contribuindo assim para o baixo teor de umidade observado, 8,1%. Segundo Araújo (2013) este valor em fruto não desidratado é acima de 80%. O valor encontrado de cinzas, compostos inorgânicos na forma de minerais que resistem à altas temperaturas (PARK; ANTONIO, 2006), foi a mais alta encontrada para este fruto, quase 7,0 %, quando comparado às análises de Araújo (2013) que ao analisar a base úmida do fruto encontrou um valor de 4,45%. Vale ressaltar que não foram encontrados trabalhos de caracterização da Torta do Buriti, apenas do fruto na forma in natura ou desidratado. Infelizmente não foi possível qualificar a composição destes compostos inorgânicos presentes. O valor de lipídeos encontrado após extração mecânica e química, com éter etílico, foi cerca de 4,35%, este baixo valor se dá devido aos processos aplicados ao fruto para extração de seus óleos. Lipídeos representam uma classe de compostos orgânicos altamente energéticos, solúveis em solventes orgânicos e insolúveis em água. As proteínas são polímeros de aminoácidos com funções estruturais diversificadas encontrado em toda a célula em composições variadas e unidas por ligações peptídicas. Ao analisar o fruto do Buriti, Araujo (2006) encontrou valor de proteína, 4,28%, muito semelhando ao encontrado na torta, 4,40%. Vale ressaltar que frutos em geral possuem baixa quantidade de proteínas, sendo estas mais encontradas em leguminosas. Fibras Brutas representam o principal constituinte da planta, formado por carboidratos responsáveis pela estrutura vegetal, formada por componentes resistentes a digestão ácida e básica (PEDRON, 2006; RESENDE, 1995). A fibra bruta pode ser isolada por ácidos e bases fortes, sendo que a extração ácida remove açúcares, amido, pectinas e a hemicelulose. Durante este trabalho foram encontrados cerca de 33,0% de Fibras Brutas, valor muito superior ao encontrado por Tavares et al (2003), 14,0%. No entanto, este autor trabalhou com fruto in natura, ressaltando que o processo de desidratação alguns componentes podem ficar mais concentrados. Segundo Resende et al (1995), Fibras Solúveis em Detergente Ácido (FSDA) consiste na fração pectina, celulose e lignina, ao passo que Fibras Solúveis em Detergente Neutro (FSDN) é o componente que mais aproxima dos valores do conteúdo celular, visto que esta apenas não contém a pectina. Este trabalho encontrou valores coerente para estas análises, 46,48% para FSDA e 49,03% para FSDN, que corroboram com a alta quantidade de carboidratos presentes na Torta. Açúcares Solúveis Totais (AST) é formado por hexoses e açúcares maiores solúveis em água, sendo carboidratos encontrados em todos frutos e vegetais (ARAUJO, 2013). Apesar do baixo teor encontrado, menos de 3,0%, quando comparado a outras oleaginosas (MACEDO et al, 2011), foi superior ao encontrado por Araújo (2013), que trabalhou com a polpa do Buriti, encontrando cerca de 1,0% de AST. Além das fibras, o amido é um importante componente na formação estrutural e principal fonte de energia, principalmente em plantas superiores, formado por unidades de D-Glicose unidas por ligações glicosídicas do tipo α-1,4 e α-1,6. Assim como outros componentes, o teor de amido encontrado, 2,61% foi superior à de outros trabalhos, o que pode significar consequência da desidratação do fruto (ARAUJO, 2013). O valor encontrado para celulose, 38,40%, é coerente ao valor encontrado para FSDN, sendo a diferença formada por outros componentes como a hemicelulose, 2,56%, lignina, 7,80% e demais componentes estruturais, tais como proteínas. Destaca-se o alto valor encontrado de celulose, componente formado unicamente por unidades D-Glicose, hexose que quando na forma disponível, é facilmente fermentada. Outro fator interessante é o teor de lignina, relativamente baixo quando comparando com a torta de Dendê por exemplo, que possui cerca de 40% deste componente (FERREIRA, 2013). Este é o que mais dificulta a obtenção de etanol a partir de materiais lignocelulósicos, uma vez que não é formado por carboidratos e possui a função de proteger a estrutura celulósica, sendo necessária sua remoção durante o processo de sacarificação. A estequiometria da reação fermentativa descrita na tabela 2 demonstra um total de rendimento de quase 294 litros de etanol por tonelada de torta processada, ou seja, um rendimento de 29,4% (v/m). Considerando que o bagaço de cana-de-açúcar pode gerar 456 litros/tonelada, e a sua palha, 443 litros/tonelada, a torta de buriti pode ser considerada promissora com relação à produção de etanol lignocelulósico. (SILVA, 2011; SANTOS, 2012)

Conclusões

Durante o trabalho, todas as análises propostas foram realizadas. Alguns resultados foram semelhantes a trabalhos já feitos com o mesmo fruto, enquanto que outros se distinguiram consideravelmente. Acredita-se que um dos motivos desta distinção é devido a forma de obtenção do material analisado, uma vez que todos os trabalhos pesquisados foram feitos com fruto in natura ou desidratado, enquanto que este foi com o fruto desidratado, prensado e tratado com éter para máxima extração de óleos. Os teores de carboidratos encontrados demonstram que a torta de buriti tem potencial como fonte de etanol lignocelulósicos. Assim como o baixo teor de Lignina, que deve favorecer o processo de sacarificação. Como foram feitas apenas projeções de quantidade de etanol possíveis de ser obtidos, deve ser feitos tratamentos químicos em amostras da torta e quantificar o teor de álcool produzido.

Agradecimentos

À Universidade Federal dos Vales dos Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM) em especial ao Laboratório de Bioprocessos e Biotransformação e ao Instituto Federal do Norte de Minas

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