Navegando por Orientador "Pratto, Bruna"

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Aproveitamento integral de resíduos de tecido de algodão para produção de biocombustível (etanol 2G) e bioproduto (carboximetilcelulose)
(2022-12-07) Silva, Bianca de Lima; Fukamizu, Daniel Isao; Silva, Denise Rodrigues Barbosa da; Gauto, Lucas Pazinato; Oshikata, Milena Sayuri Kaminaga; Blas, Natalia Silva
Com a crescente demanda por combustíveis renováveis, torna-se necessário o uso de processos que permitam o uso de materiais lignocelulósicos para produção de biocombustíveis de segunda geração. Em contrapartida, a indústria têxtil é um ramo da indústria brasileira que gera impactos negativos ao meio ambiente, em especial, pela má destinação de sua grande quantidade de resíduo. A indústria brasileira gerou em média 160 mil toneladas de resíduos têxteis por ano antes do período de pandemia (2018), sendo que a maioria destas toneladas são direcionadas à aterros. Tendo em vista o exposto, o presente trabalho tem como objetivo o aproveitamento de resíduo de tecido de algodão da indústria têxtil para a obtenção de etanol de segunda geração a partir da fermentação com a levedura industrial Saccharomyces cerevisiae de açúcares fermentescíveis obtidos via hidrólise enzimática do material celulósico presente no algodão. Experimentos de hidrólise enzimática foram realizados avaliando os efeitos da concentração de enzima e biomassa. Sob condições otimizadas, operando em uma concentração elevada de biomassa (20% m/v) e dosagem enzimática de 15 FPU/gcelulose, foi possível obter uma concentração de açúcares redutores de 103 g/L correspondendo à uma conversão de celulose a glicose de 47,34%. Observou-se que a carga de sólidos é o fator que mais impacta a produção de açúcares redutores da hidrólise enzimática. Por outro lado, a carga enzimática não apresentou grandes variações nas taxas de conversão, devido à fatores como o contato limitado promovido pela agitação e o tempo de reação. A fermentação da solução açucarada obtida da melhor condição experimental avaliada teve conversões acima de 99% de glicose consumida, e em média 86,91% de conversão de glicose a etanol, o qual corresponde a um teor de etanol de 42,55 g/L. Além disso, utilizando a celulose residual do tecido de algodão resultante da etapa de hidrólise, foi possível avaliar qualitativamente a produção de carboximetilcelulose (CMC) via RMN em espectrofotômetro, o que significa que os resíduos sólidos da hidrólise podem ser reaproveitados para sua produção. Sendo assim, com base no observado, o processo de produção de etanol de segunda geração a partir de resíduos de tecido de algodão mostra grande potencial principalmente após uma futura otimização da hidrólise enzimática, que possui conversão de celulose a glicose abaixo de 50%.
Estudo de diferentes configurações de hidrólise e fermentação no processo de produção de bioetanol a partir de fibra de sisal de agave sisalana
(2023-06-15) Santos, Matheus da Fonseca dos; Santos, Thaís de Moura; Silva, Hercules Viana Soares da
Com o crescimento rápido da demanda de combustíveis em diversos setores da sociedade, e as expectativas negativas acerca aos impactos ambientais e as dificuldades de extração de combustíveis fósseis, como o petróleo, impulsionam cada vez mais a produção nacional de combustíveis renováveis, em especial o etanol. Nesse contexto, este trabalho sugere o estudo de resíduo lignocelulósico de fibra de sisal (Agave Sisalana) para a produção de etanol, já que se trata de uma biomassa lignocelulósica promitente em relação à disponibilidade em território brasileiro, devido às grandes plantações por hectares presentes na região nordeste, sendo viável economicamente e com baixo impacto ambiental. Ademais, o cultivo da Agave ocorre de maneira pouco exigente, uma vez que os seus cuidados se resumem a capina e erradicação dos brotos, logo, possuem capacidade de serem relativamente produtivas em solos pobres em nutrientes em regiões áridas e semiáridas. Entretanto, o processo de produção do bioetanol através dessa planta, apresenta como principal dificuldade a baixa taxa de conversão da biomassa lignocelulósica em açúcares fermentescíveis. Dessa maneira, este trabalho estuda as diferentes configurações de hidrólise enzimática e fermentação da fibra de sisal de Agave Sisalana para produção de etanol 2G visando identificar qual é mais eficiente. A fibra de sisal foi submetida inicialmente a duas formas de pré-tratamento, o alcalino e o ácido, determinando o melhor tipo para diminuição do grau de polimerização da celulose. Em seguida, foi realizado um plano preliminar em relação à composição da Agave e extração da lignina, componente responsável pela inibição da conversão dos polissacarídeos da biomassa em açúcares que sofreram a fermentação alcoólica. Posteriormente, a biomassa pré-tratada foi submetida ao processo PSSF avaliando tempo de pré-sacarificação, carga de biomassa e dosagem enzimática sobre a eficiência global do processo e título em etanol. Conforme os resultados obtidos, foi evidenciado melhor desempenho para a estratégia com sacarificação e fermentação separados (SHF), com a amostra pré-tratada com NaOH 4% (m/v). O pré-tratamento alcalino mostrou-se mais eficiente, já que apresentou maiores teores de celulose e hemicelulose, sendo 74,3% de celulose e 2,8% de hemicelulose para o alcalino, enquanto para o ácido, 73,3% de celulose e 0,42% de hemicelulose. Em relação às configurações de hidrólise e fermentação, destaca-se o SHF com maior eficiência, sendo igual a 65%, contra 37% para o SSF, 39% para o PSSF avaliado em 6 horas de pré-hidrólise e 40% para o PSSF avaliado em 12 horas.
Obtenção de etanol a partir do abacaxi pérola natural e contaminado
(2023-12-07) Spiesz, Felipe Vitorassi; Oquini, Isabella Vespa; Divino, João Eduardo Felix; Lima, Maria Carolina Lopes Machado de
O abacaxi (Ananas comosus L.) é um fruto muito cultivado no Brasil e no mundo devido às suas características organolépticas como sabor, odor e textura. Dada a sua produção em larga escala, é evidente que há um grande desperdício em todas as etapas, desde o cultivo até o consumidor final. 30% desta perda está relacionada com a contaminação do fruto por fungos (Fusarium guttiforme) causando a doença fusariose, gerando o risco de contaminar outros frutos, animais e humanos, desta forma, deve ser validado o estudo da obtenção de etanol a partir dos produtos de descarte de abacaxi pérola. Através de algumas operações unitárias físicas, como corte, trituração, peneiramento e filtração à vácuo, foram preparadas as alíquotas a serem submetidas à fermentação anaeróbica. Para isso, se fez necessária a hidrólise enzimática dos resíduos celulósicos do abacaxi, como casca e coroa. As enzimas celulases foram utilizadas para converter a celulose e a hemicelulose em açúcares redutores, tais como glicose e xilose. Para avaliar a eficiência do processo, foi analisada a concentração de açúcares redutores nas etapas de hidrólise e fermentação, além do produto final (etanol) das amostras de fermentação. No decorrer do processo de transformação dos açúcares, presente nos resíduos do abacaxi, a refratometria e a cromatografia auxiliaram na identificação de todos os sólidos solúveis (açúcares redutores e não-redutores) presentes nas alíquotas de suco da polpa, e os açúcares fermentescíveis precedente e posteriormente à hidrólise, evidenciando que a reação de hidrólise enzimática foi de grande sucesso, apesar de que no hidrolisado, o teor de açúcares foi menor (9,8 °Brix), quando comparado ao suco in natura composto principalmente por frutose (11,8 °Brix). Por fim, de modo a determinar o teor total de etanol alcançado nos ensaios de fermentação do mosto, as amostras foram submetidas a uma análise através do uso de HPLC. Com isso, foi observado que as amostras hidrolisadas, devido ao fato de apresentar menos açúcares em sua composição do que o suco in natura, tem menor conversão na fermentação, gerando menor teor alcoólico. Apesar disso, devido à influência da fermentação natural do fruto decorrente da contaminação, as amostras fermentadas advindas do fruto e hidrolisado contaminados, apresentaram maior teor alcoólico, de 3,88%, quando comparado com a primeira etapa, utilizando abacaxis saudáveis, que tiveram teor alcoólico de 3,35%.
Produção de butanol por fermentação de hidrolisado lignocelulósico com recuperação integrada de produto
(2024) Silva, Erickson Soares da
O butanol, também conhecido como n-butanol, apresenta-se como um intermediário importante na indústria química, ganhando cada vez mais destaque como um promissor combustível veicular. O butanol pode ser produzido a partir de recursos renováveis, entre os quais se incluem os resíduos lignocelulósicos derivados de subprodutos industriais, como o bagaço da cana-de- açúcar. A bioconversão de açúcares de biomassa em butanol pode ser efetuada através do processo de fermentação Acetona-Butanol-Etanol (ABE). Esse processo é mediado por bactérias pertencentes ao gênero Clostridium, capazes de fermentar uma ampla gama de monossacarídeos, abrangendo tanto hexoses quanto pentoses presentes nas biomassas lignocelulósicas. Isso confere uma vantagem significativa em relação aos microrganismos naturalmente produtores de etanol, que geralmente apresentam capacidade de síntese limitada a algumas hexoses. No entanto, a produção de butanol é limitada devido à sua toxicidade para as próprias bactérias produtoras, com uma concentração inibitória de aproximadamente 10-13 g/L. Visando superar esta limitação, o objetivo do presente trabalho é desenvolver um bioreator de escala de bancada de 250 mL com um sistema integrado de recuperação do produto, utilizando esgotamento com gases (gas-stripping). Por meio de um planejamento experimental, foram estabelecidas as condições ótimas de concentração de glicose, pH e percentagem de inóculo, permitindo a realização de fermentação em batelada no reator desenvolvido. Empregando o meio hidrolisado celulósico nos testes em reator, alcançou-se um consumo de 100 % de glicose, com concentração final de butanol de 9,07 g/L, e um rendimento de 0,29 gbutanol/gglicose consumida, indicando uma fermentação bem sucedida. Adicionalmente, diferentes vazões de gás inerte foram avaliadas, partindo de soluções modelos de ABE, com o objetivo de maximizar a recuperação do produto, concluindo que vazão de 75 cm³/min (0,5 vvm) de nitrogênio seria o ideal para condução da recuperação do butanol do meio fermentativo. A recuperação de butanol do meio de fermentação foi alcançada, demonstrando a viabilidade do sistema de recuperação proposto, apesar de ainda serem necessários ajustes para mitigar possíveis entradas de oxigênio no meio reacional