Produção de bioetanol de segunda geração a partir de hidrolisado de sabugo de milho para aplicação em álcool em gel

Abstract

O bioetanol de segunda geração (2G) é produzido pela fermentação de açúcares liberados em resíduos agrícolas e florestais, através do metabolismo da levedura Saccharomyces cerevisiae. Linhagens como a PE-2 destacam-se por sua alta resistência e eficiência na produção de etanol em condições severas. O sabugo de milho, composto majoritariamente por hemicelulose, celulose e lignina, se apresenta como uma opção viável para a produção de bioetanol. Este resíduo agrícola, gerado em grandes quantidades, pode ser transformado em bioetanol em vez de ser descartado ou queimado. Para utilizá-lo como substrato na produção de etanol, é necessário que ele passe por processos de pré-tratamento e hidrólise enzimática para liberar os açúcares fermentáveis. Dentro do âmbito do conceito apresentado, o objetivo do presente estudo foi produzir etanol de segunda geração a partir do sabugo de milho, submetido a pré-tratamento ácido oxidativo, hidrólise enzimática e fermentação com S. cerevisiae, para a formulação de álcool em gel. Assim, foi realizado o crescimento da levedura em meio YEPD (Yeast Extract - Peptone - Dextrose) e a propagação em meios de sacarose para a preparação do inóculo, foi realizado ensaios alterando a concentração de magnésio para observar o seu efeito sobre o cultivo e sua viabilidade, também foi avaliado a possibilidade de um meio sintético que mimetiza o uso do hidrolisado do sabugo de milho, a etapa de purificação foi executada visando extrair etanol com um grau de pureza elevado, para este ser usado no desenvolvimento de uma formulação de álcool em gel. Ademais, foi analisado o potencial de aproveitamento de resíduos, conduzindo o experimento de determinação de sólidos totais, demanda química de oxigênio e quantidade de nitrogênio. A partir disso foi possível obter 75,73% de rendimento mássico do pré-tratamento, ao dobrar a concentração de magnésio foi obtido uma eficiência fermentativa de 98,2%, com o processo de purificação empregado foi alcançado uma pureza de 82° GL. Portanto foi atingido a produção de etanol satisfatória com baixo volume de etanol produzido devido a baixa conversão enzimática de 11,36%.

Second generation bioethanol (2G) is produced by the fermentation of sugars released in agricultural and forestry residues, through the metabolism of the yeast Saccharomyces cerevisiae. Lines such as PE-2 stand out for their high resistance and efficiency in ethanol production under severe conditions. Corn cob, composed mainly of hemicellulose, cellulose and lignin, presents itself as a viable option for the production of bioethanol. This agricultural waste, generated in large quantities, can be transformed into bioethanol instead of being discarded or burned. To use it as a substrate in the production of ethanol, it must go through pre-treatment and enzymatic hydrolysis processes to release fermentable sugars. Within the scope of the presented concept, the objective of the present study was to produce second generation ethanol from corn cobs, subjected to oxidative acid pre-treatment, enzymatic hydrolysis and fermentation with S. cerevisiae, for the formulation of alcohol gel. Thus, the yeast was grown in YEPD (Yeast Extract - Peptone - Dextrose) medium and propagated in sucrose media to prepare the inoculum. Tests were carried out changing the magnesium concentration to observe its effect on the cultivation and its viability, the possibility of a synthetic medium that mimics the use of corncob hydrolyzate was also evaluated. The purification step was carried out to extract ethanol with a high degree of purity, for it to be used in the development of an alcohol formulation in gel. Furthermore, the potential for using waste was analyzed, conducting the experiment to determine total solids, chemical oxygen demand and quantity of nitrogen. From this it was possible to obtain 75.73% mass yield from pre-treatment, by doubling the magnesium concentration a fermentative efficiency of 98.2% was obtained, with the purification process used a purity of 82 GL was achieved. Therefore, satisfactory ethanol production was achieved with a low volume of ethanol produced due to low enzymatic conversion of 11.36%.