Navegando por Autor "Pasquini, Daniel"
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Item 2 Hydroxy-1,4-naphthoquinone (Lawsone) as a redox catalyst for the improvement of the alkaline pretreatment of sugarcane bagasse.(2021) Barreto, Elisa da Silva; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Pereira, Márcio César; Pasquini, Daniel; Guimarães, Valéria dos Santos; Gurgel, Leandro Vinícius AlvesThis study evaluated the use of a new redox catalyst (2-hydroxy-1,4-naphthoquinone, HNQ) in order to contribute to the preservation of the carbohydrate fraction and to increase delignification of sugarcane bagasse (SB) subjected to soda pretreatment, without inhibiting enzyme activity during saccharification. The effects of HNQ were compared to the well-known redox catalyst anthraquinone (AQ). A 25 1 fractional design and a 22 central composite design were used for optimization of the soda-HNQ pretreatment of SB. The use of HNQ promoted preservation of 76.4% cellulose and 86.2% hemicelluloses, as well as 86.1% delignification of raw SB, showing a superior performance than AQ. The optimized pretreatment conditions were 150 °C, 60 min, 15% (w w−1 ) NaOH, 0.4% (w w−1 ) HNQ, and a liquid-to-solid ratio of 9.6 mL g−1 . Saccharification of SB pretreated by soda HNQ yielded higher overall glucose (74.0%) and xylose (74.3%) yields compared to SB pretreated by AQ (64.9% glucose, 67.3% xylose).Item Biomass sorghum as a novel substrate in solid-state fermentation for the production of hemicellulases and cellulases by Aspergillus niger and A. fumigatus.(2017) Dias, Lídia Manfrin; Santos, Beatriz Vieira dos; Albuquerque, Carlos Juliano Brant; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Pasquini, Daniel; Baffi, Milla AlvesAims: We investigated the role of carbon and nitrogen sources in the production of cellulase and hemicellulase by Aspergillus strains. Methods and Results: The strains Aspergillus niger SCBM1 and Aspergillus fumigatus SCBM6 were cultivated under solid-state fermentation (SSF), with biomass sorghum (BS) and wheat bran (WB) as lignocellulosic substrates, in different proportions, along with variable nitrogen sources. The best SSF condition for the induction of such enzymes was observed employing A. niger SCBM1 in BS supplemented with peptone; maximum production levels were achieved as follows: 72 h of fermentation for xylanase and exoglucanase (300 07 and 30 64 U g 1 respectively), 120 h for b-glucosidase and endoglucanase (54 90 and 41 47 U g 1 respectively) and 144 h for b-xylosidase (64 88 U g 1). Conclusions: This work demonstrated the viability of the use of BS for the production of hemi- and cellulolytic enzymes; the high concentration of celluloses in BS could be associated with the significant production of cellulases, mainly exoglucanase. Significance and Impact of the Study: This is the first study which presents the promising use of biomass sorghum (genetically modified sorghum to increase its biomass content) as an alternative carbon source for the production of enzymes by SSF.Item Biomass sorghum as a novel substrate in solid-state fermentation for the production of hemicellulases and cellulases by Aspergillus niger and A. fumigatus.(2018) Dias, Lídia Manfrin; Santos, Beatriz Vieira dos; Albuquerque, Carlos Juliano Brant; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Pasquini, Daniel; Baffi, Milla AlvesWe investigated the role of carbon and nitrogen sources in the production of cellulase and hemicellulase by Aspergillus strains.Item Combination of high solid load, on‐site enzyme cocktails and surfactant in the hydrolysis of hydrothermally pretreated sugarcane bagasse and ethanol production.(2022) Rodrigues, Patrísia de Oliveira; Moreira, Felipe Santos; Cardoso, Vicelma Luiz; Santos, Líbia Diniz; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Pasquini, Daniel; Baffi, Milla AlvesIn this study, the combined strategy of using high solid load, on-site enzyme cocktails and surfactant was evaluated in sac- charifcations of hydrothermally pretreated sugarcane bagasse (HP-SB) and ethanol production. The hydrolyses were carried in fed-batch mode with a solid load of 10–40% (w/v) at time intervals of 12 h, using two homemade enzyme extracts (ES1 from Aspergillus niger monoculture and ES2 from A. niger, Trametes versicolor and Pleurotus ostreatus consortium), 10 FPU/gds of cellulase loading at 50 °C for 72 h. After optimization of solid loading, new saccharifcations were performed with the addition of 5% (w/v) surfactant (Triton X-100). The HP of SB led to a signifcant reduction of 69.26% in hemicel- luloses content, but also preserved the cellulose fraction in HP-SB. The increase of HP-SB load in hydrolysis from 10 to 35% signifcantly improved the release of total reducing sugars (TRS), with an increase of 188.54% in ES1 and 177.46% in ES2. The use of Triton X-100 in saccharifcations of HP-SB (30% w/v) also positively contributed to TRS production, with an increase in TRS of 6.22% in ES1S and 24% in ES2S. The fermentation of the hydrolysate after surfactant-assisted hydrolysis of HP-SB (30% w/v) led to an ethanol yield of 81.70% for F1S and 88.03% for F2S. Results demonstrated that the integrated use of high solid load, low-cost on-site enzyme cocktail and surfactant (Triton X-100) can be a promising approach to improve the efciency of bioconversion of lignocellulosic biomass to fermentable sugars.Item Desenvolvimento de material compósito a partir de nanocelulose e biomassa de eucalipto como alternativa para tratamento de efluente proveniente do processo Kraft.(2023) Martins, Dhenife Iara; Silva, Emanueli do Nascimento da; Pasquini, Daniel; Silva, Emanueli do Nascimento da; Pasquini, Daniel; Lino, Alessandro Guarino; Aquino, Sergio Francisco deO processo de produção de celulose mais difundido no Brasil e no mundo é o Kraft. Trata-se de um processo predominantemente químico. Neste, a madeira é digerida com o licor de cozimento, do qual os principais constituintes são NaOH e Na2S. Os efluentes gerados nesse tipo de processo contêm grande quantidade de lignina, substância que afeta o processo de produção, bem como o tratamento do efluente. O tratamento de efluente amplamente empregado no setor é constituído de uma etapa física e uma etapa biológica, as quais têm finalidade de remover os contaminantes e a matéria orgânica gerados no processo, para que o efluente possa ser despejado no corpo hídrico. No entanto, apesar de tais etapas garantirem que os parâmetros de qualidade estejam dentro dos limites estabelecidos pela legislação, a cor escura do efluente não é removida e a maior parte das indústrias não fecham seus circuitos hídricos reutilizando a água do sistema. Por isso, tendo em vista que os processos de separação por membranas e de adsorção têm ganhado destaque no cenário de tratamento de efluentes, este trabalho visou o desenvolvimento de um material compósito capaz de remover a cor do efluente, bem como melhorar outras das suas características. Para produção do material, foram utilizados biomassa de eucalipto, polpa celulósica e nanocelulose. Para avaliar as condições de preparo do material, empregou-se um planejamento experimental multivariado do tipo estrela, variando a quantidade de biomassa de eucalipto (nível zero: 0,18 g) e de polpa celulósica (nível zero: 0,225 g). O material obtido foi caracterizado por meio de análises de microscopia eletrônica de varredura, espessura, porosidade e área superficial. Para avaliação do material como adsorvente, um planejamento experimental multivariado do tipo composto central a dois níveis teve como objetivo definir a influência dos fatores pH (nível zero: 4,93), quantidade de adsorvente (nível zero: 1 g) e tempo (nível zero: 60 min) na resposta da capacidade de adsorção. Por fim, o desempenho do material foi testado como membrana e como material adsorvente, visando a remoção de cor e de demanda química de oxigênio. As membranas tiveram fluxo permeado interessante quando comparado aos de outros trabalhos na literatura, chegando a 2307 L/h.m2 para a membrana do ensaio 5 e 1963 L/h.m2 para a membrana do ponto central (MPC), sendo que as membranas MPC e dos ensaios 1, 2 e 3 se destacaram na remoção de cor de um efluente ECF (Elemental Chlorine Free), removendo 35, 32,3, 29,3 e 28,5%, respectivamente. Contudo, para um efluente TCF (Totally Chlorine Free), a MPC não apresentou similar porcentagem de remoção de cor. Para os estudos de adsorção, foram escolhidas as membranas do ponto central - preparadas com 1,5 g de nanocelulose seca, 0,18 g de biomassa de eucalipto e 0,225 g de polpa celulósica - que foram reduzidas em pedaços menores para serem empregadas como material adsorvente. Os resultados evidenciaram a majoritária influência do pH (3,93) na remoção de cor, gerando novas observações a respeito das características do efluente Kraft. Contudo, o material não apresentou um desempenho satisfatório como adsorvente, sendo o desempenho avaliado pelas isotermas de adsorção.Item Fracionamento de bagaço de cana-de-açúcar por processo hidrotérmico e organossolve no contexto da biorrefinaria lignocelulósica.(2016) Meighan, Brittany Nicole; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Pasquini, Daniel; Aquino, Sergio Francisco deOs avanços na busca por combustíveis renováveis tornaram-se essenciais devido a exaustão dos recursos de fontes não renováveis, o aumento dos preços dos combustíveis, bem como o aquecimento global. As fontes de energia renováveis servem como uma alternativa viável às fontes de energia tradicionais à base de petróleo, carvão mineral e gás natural, fornecendo energia limpa e sustentável. A produção de bioetanol de segunda geração (2G) a partir da biomassa lignocelulósica oferece uma grande solução para os desafios atuais, enquanto satisfaz o conceito de biorrefinaria. As principais tecnologias de conversão de biomassa lignocelulósica para bioetanol 2G envolvem o fracionamento do complexo lignocelulósico empregando pré-tratamentos para a remoção de hemiceluloses e lignina, visando a recuperação dos açúcares fermentescíveis contidos na celulose em uma etapa posterior de hidrólise enzimática. Neste estudo foi investigado o fracionamento em duas etapas (pré-tratamento hidrotérmico seguido de deslignificação organossolve com glicerol) do bagaço de cana. O pré-tratamento de deslignificação organossolve usando glicerol puro e residual da produção de biodiesel foi avaliado quanto à sua efetividade para a remoção de lignina visando a subsequente conversão enzimática da fração celulósica residual. As variáveis estudadas incluíram a temperatura (T), tempo (t), razão líquido-sólido (RLS) e o teor de glicerol (G), sendo que as mesmas foram otimizadas usando planejamento experimental Doehlert e 22. Os resultados mostraram que foi possível obter uma deslignificação de 64% do bagaço de cana (210,3°C, 40 min, RLS = 6,5:1 e 80% de G (v/v)) pré-tratado por autohidrólise (T = 175,8°C, t = 49 min e RLS = 5,3), uma conversão enzimática (CE) de 53,8% da fração sólida residual e uma viabilidade energética de 90% em um conceito de biorrefinaria. No entanto, sob condições ligeiramente mais brandas (196,8°C, 40 min, RLS = 6,5:1 e 80% de G), uma conversão enzimática de 55% foi alcançada, o que levou a um cálculo de viabilidade energética de 95%, apesar dessa condição ter removido menos lignina. A substituição do glicerol puro pelo glicerol impuro mostrou-se tecnicamente viável, e possibilitou que o glicerol impuro fosse diretamente usado no processo organossolve, o que diminuiu o custo operacional do pré-tratamento, sugerindo que esse processo poderia ser aplicado à uma planta de bioetanol 2G integrada. Os resultados obtidos neste trabalho proporcionam novas conclusões, direcionamentos para pesquisa e sugerem novas possíveis estratégias que poderiam ser usadas no conceito de biorrefinaria 2G.Item Lignocellulose-degrading enzymes production by solid-state fermentation through fungal consortium among Ascomycetes and Basidiomycetes.(2020) Rodrigues, Patrísia de Oliveira; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Pasquini, Daniel; Badotti, Fernanda; Góes Neto, Aristóteles; Baffi, Milla AlvesIn this study, five fungal strains (Aspergillus niger SCBM1 – Ni, Aspergillus fumigatus SCBM6 – Fu, Trametes versicolor 561 – Tr, Ganoderma lucidum 601 – Ga and Pleurotus ostreatus PL06 – Pl) were cultivated individually and in consortium for biosynthesis of lignocellulose-degrading enzymes by solid-state fermentation (SSF). The enzyme production was investigated using a 25−1 fractional factorial design, with a total of 16 experiments (F1–F16) using raw sugarcane bagasse and raw wheat bran as substrates. Among the enzymatic extracts produced, Ni (F1) exhibited the highest production of endoglucanase (82.70 U/gds) (units per gram of dry substrate), exoglucanase (80.48 U/gds), β-xylosidase (145.01 U/gds) and manganese peroxidase (3.38 U/gds). For filter paper cellulase, Tr cocktail (F5) was the one that stood out (9.45 U/gds). Among the extracts produced in consortium, Ni + Tr + Pl (F6) presented the highest production of β-glucosidase (171.09 U/gds), β-xylosidase (139.99 U/gds) and manganese peroxidase (3.29 U/gds). For FPase, Ni + Fu + Ga (F12) exhibited the best production (10.46 U/gds). The highest xylanase biosynthesis (2582.38 U/gds) was obtained in Ni + Fu + Pl extract (F4). For laccase, the maximum biosynthesis (25.27 U/gds) was obtained in Tr + Ga + Pl (F13). The cocktails that presented the best enzyme production were: Ni (F1), Ni + Fu + Pl (F9), Ni + Tr + Pl (F6) and Ni + Ga + Pl (F10), demonstrating that the use of microbial consortium can be a promising alternative to obtain enzymatic cocktails with high synergism.Item On‐site produced enzyme cocktails for saccharifcation and ethanol production from sugarcane bagasse fractionated by hydrothermal and alkaline pretreatments.(2022) Rodrigues, Patrísia de Oliveira; Barreto, Elisa da Silva; Brandão, Rogélio Lopes; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Pasquini, Daniel; Baffi, Milla AlvesEnzymatic blends produced by fungal monocultures and consortia cultured in solid-state fermentation (SSF), using sugarcane bagasse (SB) and wheat bran as substrates (1:1, w/w), were evaluated for saccharifcation of sugarcane bagasse pretreated by autohydrolysis (hydrothermal pretreatment—HP) and alkaline delignifcation (HP-Soda). The highest glucose releases were obtained after saccharifcations of SB pretreated by HP using enzyme cocktails produced by Aspergillus niger and by the consortium among A. fumigatus, Ganoderma lucidum and Trametes versicolor, with 10.8 and 9.8 g L−1, respectively. For SB pretreated by HP-Soda, the hydrolysate 10 (extract from A. niger, G. lucidum and Pleurotus ostreatus consortium) achieved maximal glucose concentration (11.92 g L−1). After alcoholic fermentation of the hydrolysates, the greatest ethanol yield in relation to the maximum theoretical yield (60.8%) was obtained in the fermentation of hydrolysate 1 (A. niger) obtained from SB pretreated by HP-Soda. These results demonstrated that on-site produced enzyme cocktails can be applied for sac- charifcation of pretreated sugarcane bagasse and also contribute to cost reduction of bioconversion processes.Item Pretreated sugarcane bagasse with citric acid applied in enzymatic hydrolysis.(2020) Gomes, Michelle Garcia; Santos, Renata Vidal dos; Barreto, Elisa da Silva; Baffi, Milla Alves; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Pasquini, DanielThe objective of the study was to evaluate the pretreatment of sugarcane bagasse (SCB) with diluted citric acid solution in a pressurized system and its behavior when submitted to enzymatic hydrolysis using the Cellic CTec 3 enzyme complex, employing a Doehlert’s experimental design (23 ), with 5 central points (CP). The operating variables were temperature (T, °C), time (t, min) and percentage by weight of citric acid in relation to bagasse (PCA, wt%), ranging from 120 to 180°C for 20 to 90 min and 3 to 12 wt%, respectively. The pretreatments were effective in promoting changes in compositions of lignin, hemicellulose, and cellulose in all samples in relation to raw SCB. The concentrations of the glucose reached the maximum, 23.74 g/L, for the pretreated sample with temperature of 160°C, PCA 5.25 wt%, and reaction time of 20 min, while the xylose reached the maximum, 5.23 g/L, with the sample ob tained in the temperature of 150 C, PCA 7.5 wt% and 55 min.Item Pretreatment of sugarcane bagasse using citric acid and its use in enzymatic hydrolysis.(2020) Gomes, Michelle Garcia; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Baffi, Milla Alves; Pasquini, DanielThis study evaluated the use of a renewable organic acid (citric acid) as homogeneous catalyst for the pretreatment of raw sugarcane bagasse (SB). A 22 central composite design with two factors (reaction time and citric acid concentration) was used to evaluate the effect of the factors on the chemical composition of the pretreated SB samples and enzymatic hydrolysis efficiency. The enzymatic hydrolysis experiments of the pretreated SB samples were performed using the enzymatic cocktail Cellic® CTec 3 and the total reducing sugars (TRS) released after enzymatic hydrolysis was determined. In addition, scanning electron microscopy and X-ray diffraction were used to examine the changes in the morphology and structure of the pretreated SB samples. The changes in the structure and chemical composition of the pretreated SB resulted in a high TRS concentration (28.2 g L 1 ) after enzymatic hydrolysis, for the pre treatment condition employing 6 wt% citric acid and 102.4 min, compared to the raw SB (3.06 g L 1 ). The pretreatment showed potential for application since a moderate conversion of polysaccharides in TRS was obtained, even though it was a pretreatment carried out under milder conditions. The pretreatment studied has the advantage of using weak and environmentally friendly acid catalyst, atmospheric pressure, and low temperature.Item Pretreatment of sugarcane bagasse with dilute citric acid and enzymatic hydrolysis : use of black liquor and solid fraction for biogas production.(2022) Gomes, Michelle Garcia; Paranhos, Aline Gomes de Oliveira; Camargos, Adonai Bruneli de; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Baffi, Milla Alves; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Pasquini, DanielThis study evaluated the pretreatment of sugarcane bagasse (SCB) with dilute citric acid solution for biogas production. The black liquor (BL) from pretreatment and residual solid fraction (RSF) obtained after enzymatic hydrolysis were used as substrates for the biogas production. After saccharifications of the pretreated solid fractions performed with Cellic® CTec 3 cocktail, the highest concentration of total reducing sugars (TRS) was in the range of 10.7–184.8 g L−1 and the sugar yields were in the range of 3.5–88.8%. For BL, the contents of glucose, xylose, and arabinose were in the range of 1.9–8.9 g L−1, 4.0–24.7 g L−1, and 0.2–5.4 g L−1, respectively. Biogas production from BL and RSF resulted, respectively, in maximum values of 563.6 and 57.8 NmL gCOD−1, indicating the feasibility of using dilute citric acid pretreatment coupled to biogas production in biorefineries. Brief energy and economic assessment were carried out considering the energy balance (thermal energy generated by burning biogas - thermal energy spent in the pretreatment), as well as revenue from a possible sale of electricity generated in a combined heat and power system.Item Tratamento oxidativo de cascas de café com ozônio com vistas à produção de biogás e etanol 2G.(2017) Santos, Lívia Caroline dos; Aquino, Sergio Francisco de; Aquino, Sergio Francisco de; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Pasquini, Daniel; Baeta, Bruno Eduardo LoboDe acordo com a Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB), o Brasil é o maior exportador mundial de café e, consequentemente, gerador de uma considerável quantidade de resíduos (cascas de café) que representam uma fonte natural, barata e abundante que pode ser utilizada para produção sustentável de bioenergia, biocombustíveis e bioprodutos de maior valor agregado. Nesse aspecto, a produção de biogás e bioetanol de segunda geração (2G) a partir desta biomassa, seria uma alternativa estratégica e interessante do ponto de vista ambiental, mas requer uma etapa de pré-tratamento para fracionar seus constituintes lignocelulósicos. No presente trabalho foi utilizado o pré-tratamento oxidativo com ozônio das cascas de café, cujas variáveis estudadas incluíram a razão líquido sólido (RLS, mL/g), o pH e a carga de ozônio específica aplicada (COEA, mg O3/gcascas). O objetivo principal do pré-tratamento foi solubilizar as hemiceluloses e a lignina, de forma a gerar uma fração sólida rica em celulose (que poderia ser direcionada à produção de etanol 2G após sua hidrólise enzimática) e uma fração líquida residual destinada à recuperação de energia via produção de biogás (metano e hidrogênio). Após a hidrólise enzimática, a fração sólida que resultou em maior produção estimada de etanol 2G (36 mg etanol/g casca pré-tratada) foi aquela resultante do ensaio que empregou RLS de 10 mL/g, pH 11 e COEA de 81,0 mg O3/g cascas. O hidrolisado gerado nessas condições obteve, por digestão anaeróbia em fase única, uma produção de metano de 29 NmL CH4/g cascas. Considerando a digestão anaeróbia em fase única, a maior produção de biogás (36 NmL CH4/g cascas) foi obtida com o hidrolisado gerado no ensaio que empregou RLS 10 mL/g, pH 11 e COEA 18,5 mg O3/g cascas, levando a uma recuperação energética de 0,81 kJ/g cascas. Carvão ativado em pó (CAP), na dose de 4 g/L, foi adicionado ao frasco-reator com vistas a reduzir a toxicidade aos microrganismos anaeróbios e melhorar a recuperação energética deste processo, levando a uma produção de metano de 86 NmL CH4/g cascas e recuperação de energia de 2,37 kJ/g cascas. Por outro lado, ao se aplicar a digestão anaeróbia em duas fases, a produção de metano aumentou para 49 NmL CH4/g cascas, com produção adicional de hidrogênio de 19 NmL H2/g cascas, cuja queima combinada resultaria em recuperação energética de 1,40 kJ/g cascas. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que as cascas de café possuem potencial para serem utilizadas como matéria-prima em bioprocessos, ao gerar, a partir do pré-tratamento por ozonização, hidrolisados susceptíveis à digestão anaeróbia para a produção de biogás (CH4 e H2) e uma fração sólida susceptível à produção de etanol de segunda geração.