Pré-Tratamento Químico e Caracterização do Bagaço da Cana: uma Perspectiva para Produção de Etanol a partir de Resíduos Agroindustriais / Chemical Pre-Treatment and Characterization of Sugarcane Bagasse: A Perspective for Ethanol Production from Agroindustrial Waste

Regina Maria Mendes Oliveira, Maria Teresa Assis Soares Nunes, Roger Müller Saraiva De Sousa

Abstract


A obtenção de etanol de segunda geração a partir de biomassa é uma alternativa energética sustentável, mas ainda há desafios para torná-la econômica e ambientalmente favorável. Nesse sentido, o objetivo deste estudo foi investigar o pré-tratamento químico do bagaço de cana-de-açúcar, visando contribuir com a ciência e a tecnologia para o desenvolvimento de técnicas mais eficientes para minimização e reaproveitamento de resíduos agroindustriais. Para avaliar a eficiência do pré-tratamento do parênquima do bagaço in natura da cana-de-açúcar, as amostras foram submetidas aos processos de tratamento básico com hidróxido de sódio a 2%, m/v, e combinado com ácido sulfúrico a 1,5%, v/v, em diferentes tempos de aquecimento, a 121 °C em autoclave. Os produtos obtidos foram analisados com relação à composição química e às bandas espectrais no infravermelho. Foi verificado que nas amostras tratadas somente com base houve significativa remoção de lignina e preservação da hemicelulose, com grau de pureza relevante. Conclui-se que este método pode favorecer as etapas subsequentes de hidrólise e fermentação da biomassa e melhorar o rendimento da produção de etanol.

 


Keywords


Biomassa, Resíduos agroindustriais, Pré-tratamento, Etanol.

References


ANP - AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS. Anuário estatístico brasileiro do petróleo, gás natural e biocombustíveis. 2016.

ARAUJO, R. F. Etanol versus bioeletricidade: aplicação dos conceitos de fronteira eficiente de Markowitz para o aproveitamento do bagaço residual do setor sucroenergético. UFRJ/COPPE, p. 5–11, 2017.

BALAT, M.; BALAT, H.; OZ, C. Progress in bioethanol processing. Prog. Energy Combust. Sci., v. 34, n. 5, p. 551–573, 2008.

BARCELOS, C. A., et al. The Essentialness of Delignification on Enzymatic Hydrolysis of Sugar Cane Bagasse Cellulignin for Second Generation Ethanol Production. Waste and Biomass Valorization, v. 3, p. 255-260, 2012.

BOUSSARSAR, H.; ROGÉ, B.; MATHLOUTHI, M. Optimization of sugarcane bagasse conversion by hydrothermal treatment for the recovery of xylose. Bioresource technology, v. 100, p. 6537–42, 2009.

CANILHA, L.; CARVALHO, W.; ROCHA, G.J.M.; ALMEIDA E SILVA, J.B.; GIULIETTI, M. Caracterização do bagaço de cana-de-açúcar in natura, extraído com etanol ou ciclohexano/etanol. In: ABQ – RN, 2007, Natal. Anais eletrônicos.

CONAB - COMPANHIA NACIONAL DE ABASTECIMENTO. Acompanhamento da Safra Brasileira –Cana-de-açúcar. V. 4 - SAFRA 2017/18 N.1 - Primeiro levantamento, ABRIL 2017.

CONAB - COMPANHIA NACIONAL DE ABASTECIMENTO. Acompanhamento da Safra Brasileira – Cana-de-açúcar. V. 4 - SAFRA 2017/18 N.4 - Quarto levantamento, ABRIL 2018.

DE OLIVEIRA, M.H.R.; SOUSA, A.E.C.; DE OLIVEIRA, R.S.; AGUAS, M.A.; ÁVILA, E.A.S.; DA SILVA, W.R.; PEREIRA, D.R.M.; DO COUTO, C.A. Gestão dos resíduos pós colheita da cana-de-açúcar no cerrado: uso da palhada versus contribuição econômica. Braz. J. of Develop., v. 6, n. 1, p. 3406-3421, 2020.

GOMEZ, S. M. R.; SANTANDER, C. G.; RUBENS, M. F.; ANDRADE, R. R.; COSTA, A. C. Pretreatment of sugar cane bagasse with phosphoric and sulfuric diluted acid for fermentable sugars production by enzymatic hydrolysis. Chemical Engineering Transactions, v. 20, p. 321-326, 2010.

GONÇALVES, F. A.; RUIZ, H. A.; NOGUEIRA, C. C.; SANTOS, E. S.; TEIXEIRA, J. A.; MACEDO, G. R. Comparison of delignified coconuts waste and cactus for fuel-ethanol production by the simultaneous and semi-simultaneous saccharification and fermentation strategies. Fuel, v. 131, p. 66-76, 2014.

GUILHERME, A. A.; DANTAS, P. V. F.; SANTOS, E. S.; FERNANDES, F. A. N.; MACEDO, G. R. Evaluation of composition, characterization and enzymatic hydrolysis of pre-treated sugar cane bagasse. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. 32, n.1, p.23-33, 2015.

KUMAR, A. K.; SHARMA, S. Recent updates on different methods of pretreatment of lignocellulosic feedstocks: a review. Bioresour. Bioprocess., v. 4, 7, 2017.

LEWIS, N. S.; NOCERA, D. G. Powering the planet: Chemical challenges in solar energy utilization. Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 103, p. 15729-15735, 2006.

MARENGO, V. A.; VERCELHEZE, A. E. S.; MALL, S. Compósitos biodegradáveis de amido de mandioca e resíduos da agroindústria. Química Nova, v. 36, n.5, p. 680-685. 2013.

MARTIN, C.; ALMAZÁN, O.; MARCET, M.; JÖNSSON, L. J. A study of theree strategies for improving the fermentability of sugarcane bagasse hydrolysates for fuel ethanol production. Internacional sugar Jounal, Glamorgan, v. 109, n. 1267, p. 33-39, 2007.

MARYANA, R.; MA'RIFATUN, D.; WHENI, A. I.; SATRIYO, K. W.; RIZAL, W. A. Alkaline pretreatment on sugarcane bagasse for bioethanol production. Energy Procedia, v. 47, p. 250–254, 2014.

MAZIERO, P; OLIVEIRA NETO, M.; MACHADO, D.; BATISTA, T.; CAVALHEIRO, C. C. S.; NEUMANN, M. G.; CRAIEVICH, A. F.; ROCHA, G. J. M.; POLIKARPOV, I.; GONÇALVES, A. R. Structural features of lignina obtained at diferente alcaline oxidation conditions from sugarcane bagasse. Industrial Crops and Products, v. 35, p. 61-69. 2012.

MME – MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA. Balanço Energético Nacional (ano base 2016). 2017.

MORANDO, L. E. N.; GÓMEZ, C. X. D.; ZAMORA, L. L.; USCANGA, M. G. A. Statistical optimization of alkaline hydrogen peroxide pretreatment of sugarcane bagasse for enzymatic saccharification with Tween 80 using response surface methodology. Biomass Conversion and Biorefinary, v. 4, p.15–23, 2014.

MOREIRA, J. R. Sugarcane for energy- recent results and progress in Brazil. Energy for Sustainable Development, v. 4, n.3, p. 43-54, 2000.

MOSIER, N.; WYMAN, C.; DALE, B.; ELANDER, R.; LEE, Y.Y.; HOLTZAPPLE, M.; LADISCH, M. R. Features of Promising Technologies for Pretreatment of Lignocellulosic Biomass. Bioresourc. Technol., v. 96, p. 673-686, 2005.

PALMQVIST, E.; HAHNHÄGERDAL, B. Fermentation of lignocellulosic hydrolysates - Inhibitors and mechanisms of inhibition. Bioresouce Technol., v. 74, p. 25-33, 2000.

PEREIRA, S. C.; MAEHARA L.; MACHADO C. M. M.; FARINAS, C. S. 2G Ethanol from the whole sugarcane lignocellulosic biomass. Biotechnology for Biofuels, v. 8, p.1-16. 2015.

RIPOLI, T. C.; MOLINA JR., W. F. Cultura canavieira: um desperdício energético. Maquinaria Agrícola, n.1, p. 2-3, 1991.

ROCHA, M. S. R. S.; ALMEIDA, R. M. R. G.; DA CRUZ, A. J. G. Avaliação do potencial energético de resíduos agroindustriais provenientes de diferentes regiões brasileiras. Engevista, v. 19, n.1, p. 217-235, 2017.

RODRIGUES, P.O. Ações sinergísticas de celulases e hemicelulases fúngicas na hidrólise do bagaço da cana-de-açúcar após pré-tratamento alcalino. 2016. 77 f. (Dissertação) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016.

SANTOS, F. A.; QUEIRÓZ, J. H.; COLODETTE, J. L.; FERNANDES, S. A.; GUIMARÃES, V. M.; REZENDE, S. T. Potencial da palha de cana-de-açúcar para produção de etanol. Quim. Nova, v. 35, n. 5, p. 1004-1010, 2012.

SILVA, F. V. Panorama e perspectivas do etanol lignocelulósico. Revista Liberato, v. 13, n. 20, p. 01-XX, 2012.

SILVERSTEIN, R. M.; WEBSTER, F. X; KIEMLE, D. J. Espectrometria no Infravermelho. In: Identificação Espectrométrica de Compostos Orgânicos, 7ª ed., LTC, 2006.

SOUSA, V. M. Z. Desenvolvimento de novas metodologias para o pré-tratamento e hidrólise do bagaço de cana para a produção de etanol celulósico. 2014. 57 f. (Dissertação) - Faculdade UnB Gama, Universidade de Brasília, Brasília, 2014.

SOUZA, L. I. L.; BRITO, T. L. S. Perspectivas na produção de etanol lignocelulósico. 2015. 50 f. Trabalho de Conclusão de Cursos (Monografia) - Curso de Bacharelado Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia, Universidade Federal do Maranhão, Balsas, 2015.

UNITED NATIONS. Departamento de Assuntos Econômicos e Sociais. (2017). Growing at a slower pace, world population is expected to reach 9.7 billion in 2050 and could peak at nearly 11 billion around 2100. Disponível em: < https://www.un.org/development/desa/en/news/population/world-population-prospects-2019.html >. Acesso em: 15 mar. 2019.




DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv6n11-273

Refbacks

  • There are currently no refbacks.