Efeito da granulometria no pré-tratamento ácido, acessibilidade, superfície exposta da lignina e sacarificação enzimática do bagaço de cana-de-açúcar - Fernandes, Erika Squisato [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2018)
O bagaço de cana-de-açúcar é um subproduto da indústria sucroalcooleira, majoritariamente usado para a cogeração de energia térmica e elétrica, através de sua combustão em caldeiras. Em função da sua composição em carboidratos vem sendo estudado na conversão em biocombustíveis. Porém, a recalcitrância da matriz lignocelulósica dificulta desestruturação do material, com baixa acessibilidade à celulose, influenciando na sacarificação enzimática. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do pré-tratamento ácido diluído (10 %, m/m, 121 °C/30 min) em diferentes granulometrias, 16, 24, 35, 60 mesh e fundo de bagaço e fração externa (contendo epiderme) do colmo de cana-de-açúcar. Cada biomassa de cana-de-açúcar, em diferentes granulometrias, passou pelo pré-tratamento ácido diluído (10 %, m/m, 121° C/30 min). As amostras foram caracterizadas quanto ao seu conteúdo de celulose, hemicelulose e lignina. A área superficial de lignina foi determinada com a adsorção do corante catiônico Azure B em solução de 0,1 g.L-1. A determinação de acessibilidade à celulose foi realizada com corantes Direct Orange (superfície específica externa) e Direct Blue (superfície específica interna). A hidrólise enzimática (15 FPU.g-1 durante 24 h – Cellic Cetec 2 – Novozymes) foi aplicada nos materiais para avaliar o rendimento em glicose. Para o material retido na peneira de abertura 16 mesh, maior tamanho de partículas, a massa recuperada de bagaço foi de 59,81 % e no fundo, menor tamanho de partícula, foi de 53,92 %. A fração externa apresentou as recuperações de massas de 37,12 % e 31,42 %, nas mesmas peneiras. O bagaço e a fração externa apresentaram valores próximos na liberação de xilose. Nos materiais retidos na peneira de abertura de 24 mesh, foi solubilizado 0,27 g.L-1 de xilose no bagaço e na fração externa 0,26 g.L-1. O emprego do corante catiônico Azure B não demonstrou uma maior área superficial de lignina com a diminuição do tamanho de partícula, apresentando a maior área superficial de lignina para o bagaço de 10,98 m2.g-1, e fração externa de 10,21 m2.g-1, no material retido na peneira com abertura de 16 mesh. A determinação de acessibilidade à celulose com os corantes Direct Blue e Direct Orange indicaram com diminuição do tamanho de partículas provocou aumento de acessibilidade à celulose. As frações de menor tamanho de partículas, 60 mesh, apresentaram uma adsorção do Direct Orange 667 mg.g-1 e o Direct Blue 556 mg.g-1 para o bagaço, a fração externa apresentou 833 mg.g-1 na adsorção dos dois corantes. A hidrólise enzimática apresentou uma conversão em glicose no bagaço de 75,41 % e na fração externa 33,69 %, no material retido no fundo, os menores tamanhos de partícula. O uso do pré-tratamento ácido diluído melhora o aumento na acessibilidade à celulose, resultando em melhor ação das enzimas na hidrólise enzimática nos menores tamanhos de partículas 35, 60 mesh e fundo.

Sugarcane bagasse is a by-product of the sugar and alcohol industry, mostly used for cogeneration of thermal and electric energy, through its combustion in boilers. Due to its composition in carbohydrates has been studied in the conversion to biofuels. However, the recalcitrance of the lignocellulosic matrix makes it difficult to disintegrate the material, with low accessibility to the cellulose, influencing the enzymatic saccharification. In this context, the objective of this work was to evaluate the effect of diluted acid pretreatment (10 %, m/m, 121 °C / 30 min) in different granulometries, 16, 24, 35, 60 mesh and background bagasse and fraction (containing epidermis) from the sugar cane stalk. Each biomass of sugarcane, in different granulometries, underwent the pre-treatments diluted acid (10 %, m/m, 121 °C / 30 min). The samples were characterized for their content of cellulose, hemicellulose and lignin. The surface area of lignin was determined with the adsorption of the cationic dye Azure B in solution of 0.1 g.L-1. The determination of accessibility to the cellulose was performed with Direct Orange (specific external surface) and Direct Blue (specific internal surface) dyes. Enzymatic hydrolysis (15 FPU.g-1 for 24 h - Cellic Cetec 2 - Novozymes) was applied to the materials to evaluate glucose yield. For the material retained in the 16 mesh aperture sieve, larger particle size, the recovered mass of bagasse was 59.81 % and in the bottom, smaller particle size was 53.92 %. The external fraction presented the recoveries of masses of 37.12 % and 31.42 %, in the same sieves. The bagasse and the outer fraction presented close values in the release of xylose. In the materials retained in the 24 mesh sieve, 0.27 g.L-1 of xylose was solubilized in the bagasse and in the outer fraction 0.26 g.L-1. The use of the cationic dye Azure B did not demonstrate a larger surface area of lignin with the decrease of the particle size, presenting the highest ASL for the bagasse of 10.98 m2.g-1, and external fraction of 10.21 m2.g -1, in the material retained in the 16 mesh screen. The determination of accessibility to the cellulose with the Direct Blue and Direct Orange dyes indicated with decrease of the particle size caused increase of accessibility to the cellulose. The smaller fraction of particles, 60 mesh, had an adsorption of Direct Orange 667 mg.g-1 and Direct Blue 556 mg.g-1 for the bagasse, the external fraction presented 833 mg.g-1 in the adsorption of two dyes. The enzymatic hydrolysis showed a glucose conversion in the bagasse of 75.41 % and in the outer fraction 33.69 %, in the material retained in the bottom, the smaller particle sizes. The use of dilute acid pretreatment improves the increase in cellulose accessibility, resulting in better enzyme action on enzymatic hydrolysis in the smaller particle sizes of 35, 60 mesh and background.
Effect of granulometry on acid pretreatment, accessibility, exposed lignin surface and enzymatic saccharification of sugarcane bagasse
Keywords: Granulometrias diferentes; Pré-tratamento; Acessibilidade; Corantes Direct Orange e Blue; Hidrólise enzimática; Different particle sizes; Pretreatment; Accessibility; Direct orange and blue dyes; Enzymatic hydrolysis