Pratto, BrunaSilva, Erickson Soares da2024-07-092024-07-092024SILVA, Erickson Soares da. <b> Produção de butanol por fermentação de hidrolisado lignocelulósico com recuperação integrada de produto.</b> São Paulo, 2024. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2024. Disponível em: Texto na íntegra.https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/5437O 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 reacionalButanol, also known as n-butanol, emerges as a significant intermediary in the chemical industry, increasingly gaining prominence as a promising vehicle fuel. Butanol can be produced from renewable resources, including lignocellulosic residues derived from industrial by- products, such as sugarcane bagasse. The bioconversion of biomass sugars into butanol can be achieved through the Acetone-Butanol-Ethanol (ABE) fermentation process. This process is mediated by bacteria belonging to the Clostridium genus, capable of fermenting a wide range of monosaccharides, encompassing both hexoses and pentoses present in lignocellulosic biomass. This confers a significant advantage over naturally ethanol-producing microorganisms, which typically exhibit limited synthesis capacity for some hexoses. However, butanol production is limited due to its toxicity to the producing bacteria themselves, with an inhibitory concentration of approximately 10-13 g/L. To overcome this limitation, the aim of the present study is to develop a bench-scale bioreactor of 250 mL with an integrated product recovery system, utilizing gas stripping. Through experimental design, optimal glucose concentration, pH, and inoculum percentage conditions were established, enabling batch fermentation in the developed reactor. Using cellulose hydrolysate medium in reactor tests, 100% glucose consumption was achieved, with a final butanol concentration of 9.07 g/L, and a yield of 0.29 gbutanol/gglucose consumed, indicating successful fermentation. Different inert gas flow rates were evaluated, starting from ABE model solutions, aiming to maximize product recovery, concluding that a nitrogen flow rate of 75 cm³/min (0.5 vvm) would be ideal for conducting butanol recovery from the fermentative medium. Butanol recovery from the fermentation medium was achieved, demonstrating the feasibility of the proposed recovery system, although adjustments are still necessary to mitigate potential oxygen ingress into the reaction medium.pt-BRBiobutanolBiomassa lignocelulósicaFermentação ABEGas-strippingDissertação