Produção de álcool de segunda geração: Tratamento da biomassa lignocelulósica para produção de etanol.

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Souza, D.J.Q. (UFPE) ; Silva, M.P. (UFPE) ; Silva, G.A. (UFPE) ; Lima, V.F. (UFPE) ; Palha, M.L.A.P.F. (UFPE)

Resumo

Fontes não renováveis de energia vêm sendo utilizadas por muito tempo. Atualmente, são feitos muitos questionamentos, considerando-se o quanto ainda é possível extrair dessa fonte, qual seria o custo de produção e o quão danoso aos seres vivos é a sua utilização. Essas indagações são muito direcionadas ao petróleo, onde sua vasta utilização, desde a fabricação do plástico ao combustível, faz com que essa matéria-prima seja motivo de disputa entre vários países. A saída para a redução dessas problemáticas dá-se pelo investimento em biocombustíveis. Eles são fontes energéticas que permitem a reciclagem da matéria-prima na natureza, ou seja, um recurso economicamente viável. Esse trabalho tem como princípio a utilização do bagaço de cana para produção de etanol e extração de subprodutos.

Palavras chaves

bagaço de cana; etanol; biocombustível

Introdução

Desde 1975, políticas de apoio a cultura da cana-de-açúcar vem sendo implementada no Brasil. Com o programa Proálcool, grandes incentivos foram feitos de forma a tornar o álcool, aos poucos, como combustível integral (BIOETANOL, 2008). Com o surgimento dos carros bicombustíveis, uma grande quantidade de cana vinha sendo processada e atrelado a ela uma enorme quantidade de resíduos, que em sua maioria proveniente da produção de etanol e biodiesel. Quando observados os dados do quarto, e último, levantamento da Safra 2015/16, aponta-se uma produção de 665,6 milhões de toneladas de cana-de- açúcar, caracterizando um acréscimo com relação a safra 2014/2015 de 4,9%. Com relação à produção de açúcar, 33,5 milhões de toneladas foram produzidos, enquanto que para o etanol, o total chegou a 30,5 bilhões de litros (CONAB, 2016). Esses números se tornam alarmantes, visto que, na produção do álcool combustível, por exemplo, cada tonelada de cana-de-açúcar implica diretamente na produção de 140 kg de bagaço e 140 kg de palha como resíduo (GUEDES et al.,2010). Esse resíduo, rejeito das agroindústrias, é resultado da pós-moagem da cana de açúcar, cuja estrutura é composta pela celulose, hemicelulose e lignina. Devido a riqueza desse material, denominado biomassa, é possível o utilizá- lo como fonte energética, além da possibilidade de geração de bens com valor econômico agregado. Opondo-se ao que normalmente acontece, quando esse material é destinado ao forno, para alimentação de máquinas, ou para mistura na ração animal. Com isso, esse projeto propõem a separação dos materiais lignocelósicos e aproveitá-los a fim de se extrair etanol de segunda geração e outros compostos com alto valor agregado, como xilitol e sorbitol.

Material e métodos

O pré-tratamento ou deslignificação consiste em três etapas, enumeradas a seguir: 1.Hidrólise Ácida- Adicionou-se de uma solução de HCl (v/v) a uma porção de bagaço, obtendo um sistema de proporção 1:20 (m/v). O sistema foi levado à mesa agitadora com rotação de 60 rpm e temperatura de 70°C. Para analisar a evolução da hidrólise com o tempo variou-se o tempo de operação, assim amostras foram coletadas em intervalos de duas horas (em 0,2,4 e 6 horas). Para diminuir o erro associado ao processo, esta etapa foi realizada em triplicata. Após o período de agitação, o bagaço foi transferido para um papel de filtro, lavado com água destilada a uma temperatura de 50°C, para diminuir a ação de corrosão da solução sobre o papel e, posteriormente, filtrado à vácuo. O soluto foi recolhido em um béquer, previamente tarado, e, juntamente com o precipitado, foram levados a estufa com temperatura de 105 °C ± 5, por uma noite. A quantidade de lignina extraída é determinada pela pela diferença de massas entre o béquer com os resíduos secos do soluto e o béquer tarado. O precipitado recolhido é levado para a etapa de hidrólise alcalina 2.Hidrólise Alcalina- análogo a hidrólise ácida, porém o precipitado foi tratado com NH4OH (v/v). O resto da etapa segue as condições descritas anteriormente. 3.Extração com Solvente- etapa em que o bagaço em colocado em uma cápsula de celulose dentro de um Sohxlet, atrelado a um balão de fundo redondo contendo Etanol P.A. Esse processo dura 2 horas. Após o pré-tratamento, é feita a hidrólise da hemicelulose e da celulose, análoga e respectivamente. Nela, o precipitado segue o mesmo processo que na extração com solvente, porém ele é tratado com H2SO4 (v/v), onde cada amostra fica por 4 horas no sistema com o Sohxlet.

Resultado e discussão

Ao fim de cada etapa, o soluto seguira direto para a geladeira em vidro âmbar para preservar seus componentes. Enquanto o precipitado era levado para as próximas etapas. Cada amostra do soluto foi submetida a análise no HPLC, sigla do inglês que significa cromatografia líquida de alta resolução, que consiste em separar os compostos químicos em solução. A partir dessa análise é possível quantificar e qualificar os açúcares presentes em cada amostra, a partir de picos que representam as respostas dessa técnica. Esses picos das amostras em estudos são, então, comparados com os picos de amostras de açúcares puros, os padrões, a fim de se estabelecer uma relação, uma curva, para sua identificação. Esses picos encontram-se em anexo. A partir deles é possível fazer uma comparação entre as triplicatas do ensaio de quatro horas na mesa agitadora. Vale salientar que, a resposta é dada em mV.s (milivolt-segundo). Ou seja, a resposta em mV.s é dada no eixo das ordenadas e o tempo, em minutos, vem do eixo das abscissas.

Pico identificando o açúcar referente a amostra um que não foi submetido a agitação.


Pico identificando o açúcar referente a amostra um que não foi submetido a agitação, no tratamento com ácido.

Conclusões

A partir das análises feitas foram obtidos os picos, porém, até o presente momento, não foi associado os mesmos a seus respectivos açúcares associados. Levando em conta a análise efetuada, visto que a coluna do HPLC, também conhecida como fase fixa, responsável pela separação dos componentes, pode-se afirmar que os picos podem ser considerados açúcares pelo fato de que a coluna seja destinada para a separação de carboidratos. Esses picos chegam a entrar oposição ao que era pensado antes dos resultados, visto que pensava-se que a fase de deslignificação não removeriam carboidratos.

Agradecimentos

Gostaria de agradecer a instituição que represento, a UFPE, ao órgão financiador da minha pesquisa, o CNPQ. Ao Laboratório de Microbiologia e o de Cromatografia Instr

Referências

BIOETANOL DE CANA-DE-AÇÚCAR: ENERGIA PARA O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL. 316 p. Rio de Janeiro: BNDES e CGEE.2008. Disponível em:<http://www.bioetanoldecana.org>. Acesso em 7 de abril de 2015

GUEDES, C. L. B., ADÃO, D. C., QUESSADA, T. P.,BORSATO, D., GALÃO, O. F. Avaliação de biocombustível derivado do bio-óleo obtido por pirólise rápida de biomassa lignocelulósica como aditivo para gasolina. Química Nova, v.33, n.4, p.781-786, 2010.

SAFRA DE CANA 2016/17 SERÁ RECORDE. Notícias/Imprensa – Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB), em 14 de Abril de 2016. Disponível em: http://goo.gl/ABfr9y. Acesso em 1° de Agosto de 2016.