Efeito do ácido sulfúrico e acético no pré-tratamento de biomassa lignocelulósica - Castro, Letícia Teixeira de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019)
A conversão da biomassa, onde há a desconstrução do material lignocelulósico em diversos produtos de valor econômico industrial, pode gerar combustíveis, solventes, produtos químicos, e produtos farmacêuticos. Para melhor aproveitar essa biomassa, moagem e pré-tratamentos podem ser usados para alterar a estrutura do material lignocelulósico, e remover lignina e hemicelulose, expondo a celulose e aumentando sua acessibilidade, o que resulta em uma melhor digestibilidade enzimática. Além do fornecimento de variados produtos, a biomassa é renovável, sendo assim, é uma solução para a diminuição dos danos ao meio ambiente oriundos da geração de resíduos. Neste contexto, este estudo teve como objetivo identificar o efeito da auto-hidrólise e da hidrólise com ácido sulfúrico e ácido acético no bagaço de cana-de-açúcar, e analisar sua influência na sacarificação enzimática. As amostras pré-tratadas foram caracterizadas quimicamente para determinação do teor de lignina e posteriormente utilizadas no processo de hidrólise enzimática com a enzima Celic CTec2 (Novozymes), que é eficiente na conversão de carboidratos de materiais lignocelulósicos em açúcar fermentável. Para quantificação do teor de glicose presente no hidrolisado obtido na hidrólise enzimática foi feita uma análise pelo método DNS. As frações estudadas perderam massa após passarem pelo tratamento ácido, de acordo com o aumento da concentração desses reagente e da solubilização da lignina, provocando aumento na acessibilidade à celulose, sendo assim, no material pré-tratado com ácido diluído houve uma melhor eficiência na ação das enzimas na hidrólise enzimática do que haveria no material in natura. A caracterização química apontou um teor de lignina de em média 21,93 % nas amostras auto-hidrolisadas, esse valor aumentou nas amostras pré-tratadas com ácido diluído, chegando a uma média de 23,85 % nas com ácido acético, e alcançando seus valores com ácido sulfúrico, por volta de 29,14 % em média. Os resultados da hidrólise enzimática demonstraram uma quantia média de 33,28 mg/g de glicose nas biomassas que passaram por auto-hidrólise. Os resultados obtidos das amostras que passaram por pré-tratamento com ácido acético e ácido sulfúrico diluído foram 38,62 mg/g e 39,36 mg/g em média, respectivamente. Os melhores valores obtidos com as amostras pré-tratadas por auto-hidrólise tiveram principal relação com o fator do tempo do procedimento. Nas amostras pré-tratadas com ácido diluído as condições de maior relevância aos melhores rendimentos foram a alta concentração de ácido e alta temperatura em que foram submetidas.

The conversion of biomass deconstructs the lignocellulosic material in various products of industrial economic value, that can generate fuels, solvents, and chemicals and pharmaceuticals products. To better exploit this biomass, milling and pre-treatments can be used to alter the structure of the lignocellulosic material, and remove lignin and hemicellulose, exposing the cellulose and increasing its accessibility, resulting in a better enzymatic digestibility. Besides supply these severage products, the biomass is renewable, thus it is a solution to reduce environmental damage from waste generation. In this context, this study aimed to identify the effect of sulfuric and acetic acid on the chemical composition of lignocellulosic biomass, and to analyze its influence on enzymatic saccharification. The pretreated samples were chemically characterized to determine the lignin content and later were used in the enzymatic hydrolysis process with the Celic CTec2 (Novozymes) enzyme, which is efficient at converting carbohydrates from lignocellulosic materials into fermentable sugar. The quantity of glucose present in the hydrolyzate obtained in the enzymatic hydrolysis was analysed by the DNS method. The fractions studied lost mass after the acid treatment, according to the increase of the reagent concentration and the solubilization of lignin, provoking an increase in the cellulose accessibility, thus, in the pretreated material with acid there is a better efficiency in the action of enzymes in enzymatic hydrolysis than in materials in natura. The chemical characterization indicated an average lignin content of 21,93 % in the self-hydrolysed samples, this value increased in the samples pretreated with diluted acid, reaching an average of 23,85 % in the acetic acid samples, reaching best values with sulfuric acid, around 29,14 % on average. The results of enzymatic hydrolysis showed an average amount of 33,28 mg/g of glucose in biomasses self-hydrolysed. The results obtained from samples that were pretreated with acetic acid and diluted sulfuric acid were 38,62 mg/g and 39,36 mg/g on average, respectively. The best values obtained with the samples pre-treated by self-hydrolysis were related to the time factor of the procedure. In the samples pretreated with dilute acid the most relevant conditions to the best yields were the high acid concentration and the high temperature at which they were submitted.
Effect of sulfuric and acetic acid in the pretreatment of lignocellulosic biomass
Keywords: Pré-tratamento; Ácido; Hidrólise enzimática; Caracterização química; Cana-de-açúcar; Biomassa; Pretreatment; Acid; Enzymatic hydrolysis; Chemical characterization; Sugarcane; Biomass