Realizado em Vitória/ES, de 17 a 19 de Setembro de 2014.
ISBN: 978-85-85905-08-8
TÍTULO: AVALIAÇÃO DE DIFERENTES PRÉ-TRATAMENTOS FÍSICO-QUÍMICOS PARA A PRODUÇÃO DE BIOETANOL 2G A PARTIR DA BIOMASSA RESIDUAL DA CANA-DE-AÇÚCAR
AUTORES: Silva Lima, I.D. (IFAL) ; Arroxelas Silva, C.A. (IFAL) ; Gomes da Silva, A.P. (IFAL) ; Lima, J.E. (IFAL) ; Dantas Vicente, C. (IFAL)
RESUMO: O trabalho apresentado tem em vista a aplicação de pré-tratamentos para que possa
haver uma retirada significativa da hemicelulose e lignina, estruturas que
dificultam na hidrólise e no rendimento final da produção de álcool por meio da
fermentação. Os pré-tratamentos físico-químicos que serão aplicados na biomassa da
cana-de-açúcar constituirá de ácido e ácido seguido por básico, sendo que o
segundo a base apresentará duas concentrações 1,5% e 4%. Após aplicação percebeu-
se que o ácido seguido por básico a 4% apresentou o melhor resultado em comparação
com os outros em relação a produção de bioetanol. Tais testes estão sendo
realizados no Instituto Federal de Alagoas – IFAL campus Maceió, o qual está com
um convênio com o setor de recursos humanos da Petrobrás.
PALAVRAS CHAVES: Pré-tratamento; Bioetanol ; Biomassa
INTRODUÇÃO: A atual necessidade de substituir os combustíveis fósseis, que não são uma fonte
de energia renováveis, faz com que a demanda por pesquisas de novas fontes de
energia e tecnologia cresça cada vez mais, pois a preocupação atual com a
preservação e a proteção do meio ambiente desperta-se em todas as áreas, com a
finalidade de gerar energia sem prejudicar o ecossistema e que consigam
sustentar o alto consumo existente (QUILHÓ, 2011).
O etanol obtido do caldo de cana-de-açúcar (etanol de primeira geração) é, até o
momento, o único combustível com capacidade de atender à crescente demanda
mundial por energia renovável de baixo custo e de baixo poder poluente. Deve-se
considerar que as emissões gasosas com a queima do etanol são da ordem de 60%
menores se comparadas às emissões da queima da gasolina, sendo ainda que o do
CO2 emitido é reabsorvido pela própria cana (FELIPE, 2010).
Um dos principais objetivos do uso dos biocombustíveis é a substituição de
combustivéis fósseis parcialmente ou até mesmo totalmente, permitindo, deste
modo, a diminuição da depêndenica por recursos não renovavéis e a redução das
emissões de gases de efeito estufa. A queima de combustivéis fósseis representa
aproximadamente 82% das emissões dos gases causadores do efeito estufa (Química
Nova, 2012). O que diferencia o bioetanol (Etanol de segunda geração) do etanol
convencional (Etanol de primeira geração) é a matéria-prima. Os de primeira
geração utilizam a sacarose encontrada nos colmos da cana-de-açúcar e no amido
do milho, e os de segunda geração utilizam a celulose dos materiais
lignocelulósicos (BNDES, 2008).
MATERIAL E MÉTODOS: PRÉ-TRATAMENTO ÁCIDO
Primeiramente foi feita a adição de uma solução de ácido sulfúrico 1,5% (v/v) à
biomassa, numa razão sólido/líquido de 1/10 em um frasco de vidro com tampa de
rosca. Esta suspensão foi mantida por 30 minutos na autoclave a 121°C. Este
material foi filtrado e o sólido foi então lavado com água, utilizando-se o
dobro do volume de ácido empregado no pré-tratamento (TD MENDES).
PRÉ-TRATAMENTO ÁCIDO SEGUIDO POR BÁSICO
Realizou-se o procedimento descrito anteriormente e, ao sólido lavado,
adicionou-se solução de hidróxido de sódio 1,5% (m/v) numa razão sólido/líquido
de 1/10. Esta suspensão foi autoclavada por 30 minutos a 121°C. Este material
foi filtrado, e o sólido retirado deste pré-tratamento foi lavado com água
fervente (utilizando um volume equivalente a 5 vezes o volume de hidróxido de
sódio utilizado), esse processo foi repetido com uma biomassa diferente só que
nessa foi posto o hidróxido de sódio a 4% (MENDES, 2012).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Para que se fosse possível ter um aproveitamento elevado da celulose existente
na biomassa da cana-de-açúcar para que pudesse ter um bom aproveitamento na
produção do bioetanol é necessário que haja um acesso facilitado a esse
substrato, celulose, após a aplicação dos pré-tratamentos foi possível ter uma
comparação entre eles significativas em relação ao material bruto e essa
retirada, sendo que o ácido seguido por básico teve uma retida de 92,36%
enquanto o somente ácido teve 37,26% e o ácido seguido por básico a 1,5% obteve-
se 80,01, tais cálculos foram realizados de acordo com os métodos descritos em
Gouveia et al. (2009).
Em suma, pode-se perceber que a utilização dos pré-tratamentos ajudará com que
aumente a concentração da celulose na biomassa em comparação com o material
bruto. Podendo ter um observar mais atencioso para o pré-tratamento ácido
seguido de alcalino 4% no qual obteve um sólido com o maior teor de celulose
comparado com os pré-tratamentos avaliados no presente estudo.
CONCLUSÕES: O bagaço da cana-de-açúcar é um resíduo com alta concentração de carboidratos,
sendo encontrado em grandes quantidades no Brasil, contudo essa biomassa apresenta
uma forte ligação entre a hemicelulose e a lignina, que são estruturas que reduzem
a eficiência de etapas posteriores (hidrólise e fermentação), logo faz-se
necessário à aplicação de pré-tratamentos. O pré-tratamento que melhor mostrou
resultado foi o ácido seguido por básico a 4%, pois este em comparação com os
demais foi que melhor realizou a remoção de estruturas que impedem um bom
rendimento final de obtenção do bioetanol.
AGRADECIMENTOS: Agradecemos a Deus, ao apoio estrutural do Instituto Federal de Alagoas e ao
financeiro do Programa da Petrobrás de Formação de Recursos Humanos (PFRH).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BANCO NACIONAL DO DESENVOLVIMENTO (BNDES); CENTRO DE GESTÃO E ESTUDOS ESTRATÉGICOS (CGEE). Bioetanol de cana-de-açúcar: energia para o desenvolvimento sustentável. BNDES: Rio de Janeiro, 2008.
Felipe, M. G. A. Em Bioetanol de Cana-de-Açúcar: P&D para Produtividade Sustentabilidade; Cortez, L. A. B., ed.; Edgard Blücher Ltda: São Paulo, 2010, cap. 3 parte 4.
Fernando A. Santos, José H. de Queiróz, Jorge L. Colodette, Sergio A. Fernandes, Valéria M. Guimarães e Sebastião T. Rezende. Potencial da palha de cana-de-açúcar para produção de etanol. Química Nova, Vol. 35, No. 5, 1004-1010, 2012.
GOUVEIA, R.; NASCIMENTO, R. T.; SOUTO-MAIOR, A. M; ROCHA, G. J. M. Validação de metodologia para a caracterização química de bagaço de cana-de-açúcar. Química Nova, v. 32, n. 6, 2009.
QUILHÓ L.F.T.L. Produção de Bioetanol a partir de Materiais Lenho-celulósicos de Sorgo Sacarino: Revisão Bibliográfica. Setembro de 2011. 70 f. Dissertação (Mestre em Energia e Bioenergia). Universidade Nova de Lisboa – Portugal. 2011.
T. D. MENDES, T. F. PACHECO, F. B. P. CARVALHO, D. K. NAKAI, D. S. RODRIGUES, C. M. M. MACHADO, M. AYRES. Avaliação de diferentes pré-tratamentos para desconstrução da biomassa lignocelulósica. Congresso brasileiro de engenharia química. XIX. 2012. Búzios – RJ. Associação Brasileira de Engenharia Química – ABEQ. 2012. p. 9.