Produção de açúcares a partir de materiais residuais lignocelulósicos: caule e raiz de tabaco

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Tecnológica

Autores

Gassen, M. (UNISC) ; Schneider, R.C.S. (UNISC) ; Gomes Muller, M.V. (UNISC)

Resumo

A possibilidade de escassez de petróleo e à crescente preocupação com o meio ambiente preconizou a busca por fontes alternativas de energia no Brasil e no mundo, levando, entre outras, a evolução de tecnologias para a produção de etanol. Desta forma, buscou-se a produção de açúcares fermentescíveis com potencial de produzir bioetanol a partir de partes aéreas residuais da cultura do tabaco. Os resultados demonstraram que estes resíduos podem produzir aproximadamente 40 a 45% de açúcares.

Palavras chaves

açúcares; tabaco; hidrólise

Introdução

O uso de biocombustíveis tem como principais objetivos a substituição de combustíveis fósseis que com a queima representa aproximadamente 82% das emissões dos gases causadores de efeito estufa e o uso moderno da biomassa oferece um leque muito mais amplo de possibilidades assim permitindo a diminuição da dependência por recursos não renováveis e a redução das emissões de gases de efeito estufa. Umas das matérias primas que vem sendo amplamente discutido para a fabricação de biocombustíveis são os materiais lignocelulósicos que é uma fonte importante e promissora, pois utiliza principalmente os resíduos agroindustriais, que em grande maioria não tem um destino ambiental correto ou mesmo lucrativo para os produtores (RODRIGUES et al., 2016). Os materiais lignocelulósicos são os materiais orgânicos mais abundantes da biosfera e constituídos de fibras de celulose envolvidas em uma matriz amorfa de polioses e lignina (RODRIGUES et al., 2016; SANTOS et al., 2012). A tecnologia de conversão de biomassa lignocelulósica em açúcares fermentescíveis para a produção de etanol vem sendo considerada como uma alternativa promissora para atender à demanda mundial por combustíveis. Desta forma, buscou-se avaliar o potencial de produção de açúcares fermentescíveis em resíduos da produção de tabaco (caule e raiz). Assim, analisando os dados de produção de tabaco observa-se um grande potencial para a produção de açúcares porque esta cultura usava já em 2012, cerca de 324.600 hectares de área agrícola. E, 98% do tabaco está concentrado no sul do Brasil nos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná, totalizando 652 cidades e 165,1 mil produtores e que nestas lavouras o caule e a raiz não são comercializados.

Material e métodos

Resíduos de tabaco de duas propriedades do Vale do Rio Pardo foram lavadas com água corrente e secadas em estufa a 50°C até secarem totalmente. Na sequência, as amostras passaram por um processo de moagem e separação granulométrica. Determinou-se o teor de proteínas e cinzas. Para retirada de impurezas extraíveis em água, as amostras passaram por tratamento em água (15g para 250ml) em banho-maria sob fervura por quatro horas. As amostras foram filtradas e secas a 70°C até peso constante. Na hidrolise com ácido concentrado foram utilizadas 0,3g de amostra e 3mL de ácido sulfúrico a 72%, colocado em banho-maria na temperatura de 30°C por uma hora, em seguida a solução ácida foi diluida a 4% com água deionizada(84mL) e colocado na autoclave a 121°C por mais um hora. Após retirou-se uma alíquota de hidrolisado e a fase sólida foi filtrada, lavada e secada até peso constante (SLUITER, 2010). O hidrolisado foi analisado por Cromatografia Líquida de alta eficiência (HPLC). A analise foi realizada com relação ao conteúdo de glicose, xilose e arabinose. A coluna utilizada foi Rezex RHM-Monosaccharide H+ (Phenomenex) fase móvel água ultrapura, com um fluxo de 0,6 mL min-1 e temperatura do forno de 85°C.

Resultado e discussão

Os resultados encontrados para as amostras de caule e de raiz de tabaco após a hidrólise com ácido concentrado demonstram que há potencialidade para a produção de açúcares a partir destas biomassas. O total de açúcares obtido, incluindo os açúcares extraíveis em água está apresentado na Tabela 1. Tanto o caule como a raiz apresentam de 40 a 45% de açúcares. O potencial para a produção de etanol está vinculado a quantidade de açúcares que encontramos na amostra. Os açúcares encontrados, glicose, xilose e arabinose são proveniente do material lignocelulósico, sendo que o conteúdo maior é de glicose, proveniente da celulose contida nas fibras lignocelulósicas. Os resultados de cada açucar encontrado nas amostras de raiz e de caule está na Figura 1. A partir das raízes e do caule de tabaco o percentual de glicose é semelhante e é possível dar várias aplicabilidades para desenvolvimento da industria biotecnológica, usando estes açucares como nutrientes para microrganismos se desenvolverem e produzirem outros produtos, como alcoóis, biopolímeros, surfactantes, lipídios e outras moléculas de interesse comercial. Quanto ao teor de cinzas foi de 4,8±0,4% e de proteínas foi de 12,5± 2,2%.

Açúcares totais obtidos a partir do caule e raiz de tabaco.


Percentual de açúcares encontrados na raiz e no caule de tabaco.

Conclusões

Conclui-se que tanto o caule como a raiz de tabaco são matérias-primas potenciais para a produção de açúcares fermentescíveis. O volume destes materiais residuais é grande no sul do Brasil e portanto h´um potencial de desenvolvimento da industria a partir dos mesmos. O percentual de açúcares totais foi em torno de 40-45% e a glicose foi o principal açúcar encontrado proveniente da hidrólise da celulose.

Agradecimentos

SDECT-RS

Referências

RIBEIRO Fo, M., Crescimento e Alternativas - Anuario Brasiliero do Tabaco 2012.

RODRIGUES, C. et al. Biotecnologia aplicada à Agro&Indústria, fundamentos e aplicação, volume 4 [livro eletrônico] / organizado por Rodrigo Ribeiro Resende; colaboração de Carlos Ricardo Soccol e Luiz Renato de França. – São Paulo: Blucher, 2016. 1069 p.

SANTOS, Fernando A.; DE QUEIRÓZ, José H.; COLODETTE, Jorge L.; FERNANDES, Sergio A.; GUIMARÃES, Valéria M.; REZENDE, Sebastião T. Potencial da palha de cana-de-açúcar para produção de etanol, Quim. Nova, Vol. 35, No. 5, 1004-1010, 2012.

SLUITER, J.B., RUIZ, R.O., SCARLATA, C.J., SLUITER, A.D., TEMPLETON, D.W.: Compositional analysis of lignocellulosic feedstocks. 1. Review and description of methods. J Agric Food Chem 58(16), 9043-9053 (2010). doi:10.1021/jf1008023