Autores

Gomes da Silva, A.P. (IFAL) ; de Arroxelas Silva, C.A. (IFAL) ; da Silva Lima, I.D. (IFAL) ; Euclides de Lima, J. (IFAL) ; Dantas Vicente, C. (IFAL)

Resumo

Este trabalho propôs a produção de etanol de segunda geração (2G) a partir da biomassa da cana-de-açúcar, visando o estudo do pré-tratamento ácido-base (processo químico) como uma das etapas para obtenção de etanol (2G). O tema é uma reavaliação educacional em incentivo aos estudantes do curso Técnico em Química em parceria do Instituto Federal de Alagoas ao Convênio Petrobrás; com base em resíduos de cana utilizados na obtenção de etanol de primeira geração (1G) produzida em indústrias sucroalcooleiras. A produção de etanol (2G) permite ao aluno o entendimento voltado para a área de biocombustíveis, obtidos através da biomassa, sobretudo no conhecimento da química experimental realizado em laboratórios da Instituição.

Palavras chaves

Etanol 2G; Biomassa; Química Experimental

Introdução

Com a dependência de fontes de energia baseadas no petróleo e em seus derivados, vem ocasionando transtornos ambientais, como o efeito estufa e o aquecimento global. Em buscas de alternativas viáveis de energias sustentáveis e limpas, são feitas pesquisas sobre a produção de etanol 2G, denominado de etanol de segunda geração, produzido a partir da biomassa de composição ligno-celulose (BNDES, 2008). O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar, isso porque é muito cultivada em países tropicais na obtenção de açúcar, aguardente e do etanol 1G. Por outro lado depois de transformar em desses produtos as indústrias sucroalcooleiras geram resíduos em grande volume, que com a utilização da biomassa residual pode ser aproveitada excedendo maior venda do produto (COSTA, 2010). Para a produção de etanol 2G são necessárias etapas fundamentais para atingir o produto final que são: Pré-tratamento químico, hidrólise ácida e enzimática, fermentação e destilação. Este trabalho tem como objetivo de estudo a etapa de pré-tratamento em especial o ácido-base, processo químico que irá remover barreiras estruturais da biomassa da cana-de-açúcar, como na quebra da estrutura da ligno-celulose diminuindo a recalcitrância da massa vegetal in natura, com o intuito de obter um maior rendimento de açúcares fermentáveis provenientes da celulose e hemicelulose (BALAT et al., 2008).

Material e métodos

O processo de pré-tratamento em meio ácido tem por objetivo solubilizar a hemicelulose e tornar a celulose mais acessível para a etapa de hidrólise. A biomassa com aproximadamente 15% de umidade será adicionada a 200 ml de solução de H2SO4 (ácido sulfúrico) 1,5% (v/v), na qual será submetida à autoclave a temperatura de 121 °C por 30 minutos. Este material será filtrado e o sólido será lavado com 1L de água destilada a 45 °C, (utilizando-se o dobro do volume de ácido empregado no pré-tratamento). O bagaço lavado será secado e após a secagem foi-lhe adicionado 200 ml de solução de hidróxido de sódio (NaOH) 1,5% (m/v), em seguida a suspensão foi submetida a autoclave a 121°C durante 30 minutos. O material será filtrado e o sólido será então lavado com 1L de água destilada a 45°C. Será também realizado mesmo procedimento, porém com 200 ml de hidróxido de sódio (NaOH) 4% (m/v). (LIMA et al., 2013)

Resultado e discussão

A partir das práticas experimentais foram feitas as analises químicas de sólidos solúveis (Brix) e do pH dos materiais filtrados, na qual foi possível constatar que o ácido seguido de base a 1,5% (m/v) obteve-se 4,2 % de açucares em aproximadamente 200 ml de filtrado, enquanto no ácido seguido de base a 4% (m/v) obteve-se 6% de açucares em aproximadamente 200 ml de filtrado. De acordo com a literatura de (MUSSATO at al., 2006) foi contatado um escurecimento do bagaço pré-tratado com ácido sulfúrico, o que provavelmente estaria associado à degradação de carboidratos e ligações ligno-celulósicas. Após a remoção da lignina, fora observado a mudança da coloração do material, mostrando uma cor mais clara que o material na qual fora submetido ao pré- tratamento, o que condiz com os resultados encontrados na literatura. O pré-tratamento com ácido diluído tem a característica de solubilizar a hemicelulose e também em convertê-la em açúcares fermentáveis. Porém o processo de remoção da lignina por meio ácido seguido de base ocasionara perda de celulose por degradação, minimizando o rendimento total da biomassa na produção de etanol 2G (SILVA, 2009).

Conclusões

As práticas relacionadas aos experimentos promove o conhecimento sobre o tema teórico e sobre a abordagem experimental das etapas relacionadas à obtenção de etanol 2G, pois, além de contribuir e ampliar o conhecimento na área da bioquímica; o presente estudo proporcionou a avaliação de qualidade físico-química e nos possíveis levantamentos de novas metodologias na aplicação do pré-tratamento em estudo.

Agradecimentos

Ao Programa Petrobrás de Formação e Recursos Humanos (PFRH) conveniados ao Instituto Federal de Alagoas- Campus Maceió pelo suporte e o apoio financeiro.

Referências

BALAT, M., BALAT H., Oz C. (2008) Progress in bioethanol processing. Progress in Energy and Combustion Science, 34: 551-573.
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.
COSTA, P. R. O. A. Utilização da Biomassa da cana-de-açúcar como fonte de energia renovável aplicada no setor sucroalcooleiro. RAF- Revista de Administração da Fatea. V. 3, n. 3, p 2-107, jan/dez 2010
LIMA, T. O. Comparação dos diferentes pré-tratamentos na produção de bioetanol a partir do bagaço e da palha da cana-de-açúcar. Alagoas, 2011.
MUSSATO, S. I.; FRENADES, M.; MILAGRES, A. M. F.; ROBERTO, I. C. Optimum operating conditions for brewer’s spent grain soda pulping. Carboydrate Polymers, v. 64, p. 22-28, 2006.
SILVA, V. F. N. da; Estudos de pré-tratamento e sacarificação enzimática de resíduos agroindustriais como etapas no processo de obtenção de etanol celulósico. Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo, Lorena: 2009 p. 116.