Fracionamento de bagaço de cana-de-açúcar empregando diferentes técnicas de pré-tratamento para a recuperação de glicose.

Abstract

A recuperação de glicose a partir da celulose contido no bagaço da cana-de-açúcar é uma tarefa difícil e onerosa, pois, a hidrólise enzimática da celulose requer a adoção de pré-tratamentos delineados estrategicamente para desarranjar a matriz lignocelulósica concebida pela interação da celulose, hemiceluloses e lignina na célula vegetal. Portanto, na pesquisa descrita nesta dissertação foi avaliada a viabilidade técnica e ambiental da aplicação de uma estratégia de fracionamento do bagaço de cana empregando um pré-tratamento fotocatalítico (FC) após o pré-tratamento hidrotérmico (HT) seguido de extração alcalina (EA) para o isolamento e recuperação da celulose contida no bagaço de cana. Assim, o pré-tratamento hidrotérmico foi executado sob as condições de 183oC, por 41 min, 170 psi e relação líquido-sólido (RLS) de 3,94 mL de água por grama de bagaço de cana. Em seguida, a fração sólida resultante foi submetida a uma extração alcalina com solução aquosa de NaOH 0,2 mol L-1 (25oC, 30 s e RLS de 10 mL g-1

). A fração sólida resultante das etapas de HT seguida de EA foram submetidas ao pré-tratamento fotocatalítico em temperatura ambiente (20-25°C) onde o teor de dióxido de titânio (0,5, 8,0, 15,5, 23,0 e 30,5% m m-1

) e o tempo de reação (15, 40 e 65 min) foram variados simultaneamente em seis condições únicas delineadas por um planejamento experimental Doehlert, com triplicata no ponto central, em um total de nove experimentos. As frações sólidas geradas ao final do fracionamento do bagaço de cana foram submetidas a uma etapa de hidrólise enzimática catalisada por 10 FPU de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas por grama de biomassa (50oC, pH 4,8, RLS de 10 mL g-1

, 72 h, 85% de Cellic

CTec 2 e 15% de Cellic HTec 2 (v v-1

)). As variáveis resposta conversão enzimática, teor de celulose residual e deslignificação dos ensaios de pré-tratamento fotocatalítico foram analisadas estatisticamente e modelos empíricos foram construídos. A conversão enzimática experimental alcançou valores de até 97,7% e a análise da superfície de resposta levou a uma região experimental onde baixas concentrações de dióxido de titânio e curtos tempos de reação favoreceram a obtenção de maiores valores dessa variável. No entanto, os maiores valores de conversão enzimática não estão necessariamente atrelados aos maiores teores de celulose residual e deslignificação. A

demanda total de 34,4 kWh de energia elétrica e de 22,6 L de água foi estimada ao fim dos pré- tratamentos fracionados na condição que produziu a biomassa que proporcionaria a melhor

recuperação de glicose (163,4 g) a partir de 1000 g de bagaço bruto. A condição ótima para maior conversão enzimática, maior teor de celulose residual e maior deslignificação foi estimada com o emprego de 30,5% TiO2 (m m-1

) e 59 min de reação, com conversão enzimática e deslignificação

estimadas em 96,0% e 58,2%, respectivamente.