Biorrefinaria multiproduto do bagaço de malte : uma análise integrada das plataformas de extração de proteína seguida da produção de ácidos graxos voláteis por digestão anaeróbia.

Abstract

O bagaço de malte (BM) representa 85% do total de resíduos produzidos durante o processo de fabricação de cerveja, com um volume global de produção anual superior a 38 Mton. No Brasil, a maior parte desse resíduo agroindustrial é usado como suplementação nutricional para animais. Entretanto, no contexto da economia circular, essa biomassa pode ser fracionada para a obtenção de múltiplos produtos, dentre os quais as proteínas e os ácidos graxos voláteis (AGVs). Assim, nesse estudo foi avaliado o pré-tratamento alcalino sob pressão reduzida (PAPR) para extrair proteínas do bagaço de malte bruto, além da produção de ácidos carboxílicos por digestão anaeróbia a partir da fração sólida pré-tratada. A condição ótima do PAPR (T = 70oC, P = 455 mBar, t = 1 h e [NaOH] = 180 mmol L−1) foi capaz de remover 80% das proteínas do BM. Além disso, a condição otimizada foi seletiva (76,8%), teve uma pegada de carbono estimada reduzida (0,43 g CO2 g proteína extraída −1) e requer um tempo curto de reação (1 h). A remoção das proteínas do bagaço de malte não afetou o uso posterior da fração sólida para a produção de AGVs, como mostraram os resultados dos testes de digestão anaeróbia realizados com bagaço de malte in natura (BM-N) (cAGVs = 8005,3 mg L −1 )

e pré-tratado (BM-P) (cAGVs = 8126.6 mg L

−1). O esterco bovino pré-tratado termicamente foi o melhor inóculo para a produção de AGVs a partir do BM, quando comparado aos tratamentos ácido, alcalino e com 2-bromoetanosulfato. A condição otimizada (T = 25oC e pH = 9) para a produção de AGVs a partir da fração sólida do bagaço de malte produziu 7900 mg L

−1 de AGVs. Nos testes de fermentação, Clostridiaceae e Peptostreptococcaceae foram os membros mais abundantes nos reatores alimentados com BM-N. Por outro lado, nos reatores alimentados com BM-P a comunidade microbiana foi dominada pelas famílias Bacteroidaceae e Oscillospiraceae, que juntas representaram mais de 52% dos microrganismos identificados. A análise do ciclo de vida das tecnologias emergentes mostrou os pontos críticos para melhorar a atratividade das plataformas investigadas, quando comparada ao business as usual. A plataforma 2 (proteínas, gás natural e fertilizantes) foi a que apresentou menores emissões na categoria aquecimento global (2,4 kg CO2-eq). Para a plataforma multiproduto 3 (proteínas, AGVs, gás natural e fertilizantes) (10,0 kg CO2-eq) sugere-se que os estudos futuros concentrem os seus esforços em aumentar a eficiência de conversão da digestão anaeróbia visando a produção de AGVs.