PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DO CAROÇO DE AÇAÍ (Euterpe oleracea Mart).

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Produtos Naturais

Autores

Maciel, L. (UFPA) ; Cordeiro, M. (UFPA) ; Machado, N. (UFPA) ; Chaves, A. (UFPA) ; Rodrigues, E. (UFPA) ; Almeida, O. (UFPA)

Resumo

O objetivo deste estudo foi à produção de etanol a partir da hidrólise enzimática do caroço de açaí (Euterpe oleracea Mart) in natura (CANT) e tratado com solvente em ordem crescente de polaridade (CAT). A enzima comercial β-glucosidase (Cellulosic Ethanol Enzyme Kit, Novozymes) foi utilizada no processo de hidrólise em quatro condições experimentais: 60 °C (CANT60 e CAT60), 70 °C (CANT70 e CAT70), pH = 4,8, tampão com citrato de sódio 50 mM, C0 = 40 g.L-1, com agitação durante 192 h. A taxa de conversão de celulose em glicose foi determinada pelo método do ácido 3,5-Dinitrosalicilico (DNS). O melhor resultado obtido foi em condições de 60 °C para a amostra CANT60 (84,54%), enquanto que CAT60 foi de 57,06%. O CANT mostrou-se ser fonte alternativa promissora para a obtenção de bioetanol.

Palavras chaves

Caroço de Açaí; Resíduos Urbanos; Bioetanol

Introdução

O Estado do Pará é o principal produtor de açaí. No ano de 2016, participou com 55,4% da produção nacional de açaí extrativo, correspondendo a 215.609 toneladas, representando um decréscimo de 0,22% em relação à de 2015. Completam este total os Estados do Amazonas (33,6%), Maranhão (7,0%), Acre (2,0%), Amapá (1,1%), Rondônia e Roraima (0,9%). Importante salientar que esta não é a produção total de açaí, cujo cultivo vem aumentando, porém, por se tratar de uma cultura permanente, não é acompanhada pela PEVS (IBGE, 2016). A polpa de açaí (Euterpe oleraceae Mart) é um dos produtos de maior consumo da região norte do país, o caroço, considerado resíduo urbano, é um enorme inconveniente ao bem-estar e higiene sanitária das cidades no norte do Brasil, como Belém (SILVA & ROCHA, 2003), sendo descartados em terrenos baldios a céu aberto para o qual foram desenvolvidas poucas alternativas tecnológicas para seu aproveitamento. O aproveitamento da biomassa caroço de açaí para a produção de bioetanol é interessante do ponto de vista ambiental e econômico, agregando valor com a transferência de tecnologia ao setor produtivo.

Material e métodos

A preparação do caroço de açaí consistiu de lavagem com água corrente, secagem ambiente (T ≈ 28,5 °C) para a remoção do excesso de umidade, durante 24h. Secagem em estufa com circulação de ar (MARCONI-035) a 105 ± 5 ºC, até peso constante. A análise imediata (umidade, voláteis, cinzas e carbono fixo) foi realizada de acordo com as normas 935.29 da AOAC (2002), ASTM D 3175-07(2004), ASTM D 3174- 04(2007), ASTM D6316-09(1993), respectivamente. O teor de lipídeos, proteínas e de fibras foi determinado de acordos com os métodos 963.15 da AOAC (2002), 991.20 da AOAC (2000) e com a norma padrão “Dosage des fibres VAN SOEST, Weened” (INRA, Narbonne, BUFFIERE & LOISEL, 2007). O teor de celulose foi calculado pela razão entre a massa de resíduo seco em relação à massa de homo celulose. A diferença entre o teor de holocelulose e o teor de celulose representa o teor de hemicelulose no CA. O teor de lignina foi determinado pelo método de Klason – TAPPI (1999). O tratamento com solvente foi realizado em extrator de Soxhlet (1000 mL), previamente tarado, contendo, 350 g do CA seco e moído. Foram realizadas duas extrações com ordem crescente de polaridade, n-hexano (remoção de lipídeos, 12 h) e etanol (remoção do corante, 24 h). No processo de hidrólise do caroço de açaí foram realizados doze ensaios, divididos em quatro condições experimentais: CANT60 e CAT60 (T = 60 °C); CANT70 e CAT70 (T = 70 °C). A concentração inicial da polpa para todos os ensaios correspondeu a 40 g.L- 1. A carga enzimática usada em cada ensaio foi de 10% em massa com relação a massa do substrato (m/m), pH = 4,8, em tampão com citrato de sódio 50 mM. Agitação de 200 rpm para todos os ensaios. O acompanhamento da taxa de conversão da celulose em glicose, foram realizadas coletas nos intervalos de 6 a 192 h.

Resultado e discussão

Na Tabela 1, são apresentados os resultados da caracterização do caroço de açaí in natura (CANT) e tratado com solvente (CAT). Os teores de umidade, lipídeos, proteínas, fibra bruta, hemicelulose, celulose, lignina, voláteis, carbono fixo e cinzas, apresentam variações na composição quando comparados com outros resultados da literatura Altman (1956) e Kabacznik & Rogez (1998). Estas diferenças podem estar relacionadas às características morfológicas e químicas ou pode ser atribuído a diferentes fatores, como solo, clima, período de colheita e sazonalidade etc. Para o CANT e CAT, os balanços de massas não totalizaram 100%, dados citados na literatura também mostram fato semelhante para o bagaço de cana-de-açúcar (91%), palha de trigo (95%), sabugo de milho (95%) e grama (88,4%) (PANDEY et al., 2000; SUN & CHENG, 2002). Nestes ensaios, foram considerados apenas o açúcar fermentescível glicose como produto da hidrólise para avaliar a eficiência do tratamento por meio do cálculo de seu rendimento, desconsiderando-se assim, os demais açúcares produzidos. Os resultados obtidos no processo de hidrólise enzimática do caroço de açaí in natura (CANT) e tratado com solvente (CAT) em 192 horas apresentaram taxas de conversão na temperatura de 60 °C de 8,24 e 4,55% (CANT60 e CAT60) e na temperatura de 70 °C de 5,48% e 2,89% (CANT70 e CAT70). Os resultados experimentais ficaram abaixo dos rendimentos teórico 44,47% e 24,59% (CANT e CAT60) e de 29,95% e 15,58% (CANT70 e CAT70). O rendimento experimental foi calculado pela razão entre a massa de resíduo seco em relação à massa de amostra.

Composição média do caroço de açaí (g/100 g em base seca)

Conclusões

Os resultados apresentados sugerem que o tratamento com solvente, não foi capaz de desestruturar a parede vegetal da biomassa, tornando os açúcares fermentescíveis possíveis inibidores no processo. O CANT60 mostrou ser uma biomassa promissora para a obtenção do bioetanol, com alto teor de celulose (40,29%), e bons rendimentos na liberação de glicose (13,687 g.L-1) após a hidrólise enzimática. A melhor condição da hidrólise enzimática do CA foi o CANT60 com rendimentos de 84,54% em relação a concentração inicial de celulose e de 34,08% em relação a concentração inicial da polpa do CA 40 g.L-1.

Agradecimentos

A instituição pelo apoio. À capes pelo auxílio. Ao Laboratório de Química Ensino. Ao Laboratório de Preparação e Computação de Nanomateriais. À Faculdade de Engenharia Química.

Referências

ALTMAN, F.F.A. O caroço de açaí (Euterpe olaracea Mart.). Belém, Brasil, Instituto Agronômico. Boletim Técnico n.31, 1956.

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, Maranhão ocupa terceiro lugar no ranking nacional de produção do açaí. Disponivel em: https://agenciadenoticias.ibge.gov.br/agencia-noticias/2012-agencia-de-noticias/noticias/20792-maranhao-ocupa-terceiro-lugar-no-ranking-nacional-de-producao-do-acai.html. Acessado em: 22/08/2018.

PANDEY, A.; SOCCOL, C.R.; NIGAM, P.; SOCCOL, V.T. Biotechnological potential of agro-industrial residues: sugarcane bagasse. Biosource Technology, v.74, p.69-80, 2000.

SILVA, I. T.; ROCHA, B.R.P.; Energia de biomassa, agricultura familiar e inserção social em contribuição ao desenvolvimento sustentável nas comunidades isoladas do Estado do Pará. ANAIS DO SIMPÓSIO AMAZÔNIA, CIDADES E GEOPOLÍTICAS DAS ÁGUAS, 2003. Projeto MEGAM. v. único. p. 172-173.

SUN Y., CHENG J. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresurce Technology. v. 83, p.1-11, 2002.