Tratamentos ácidos de hidrólise e avaliação de parâmetros na produção de etanol celulósico utilizando resíduos de mandioca (Manihot esculenta Crantz)

Abstract

Os biocombustíveis têm despertado interesse crescente como alternativa para reduzir o impacto ambiental negativo do uso de combustíveis à base de petróleo, proporcionando ainda maior segurança energética entre os países. Em particular, o etanol celulósico produzido a partir de materiais renováveis lignocelulósicos, entre eles os resíduos agroindustriais, se apresenta como mais competitivo. Neste contexto, o presente trabalho abrange o potencial do uso de resíduos de mandioca (Manihot esculenta Crantz) obtidos durante o processamento de fécula como matéria-prima para a produção de bioetanol. Foram realizados experimentos de hidrólise nas concentrações de 0,5% até 5% de ácido sulfúrico (v/v). Os resultados demonstraram que H2SO4 a 2% durante 10 minutos de reação a 121ºC atingiram a maior liberação de açúcares redutores presentes no resíduo (134,84 g L-1). As condições ideais para a fermentação alcóolica utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae ATCC 26602 foram pH 6,5 e temperatura de 35ºC, frascos mantidos sem agitação e concentração de açúcar redutor inicial de 50g L-1, resultando em 21,23 g L-1 de etanol com uma produtividade de 1,86 g L h-1 e rendimento teórico de 96,5% após 10 horas de fermentação (0,49g/g açúcar fermentescível). Os resultados indicaram que resíduos de mandioca podem servir como um substrato potencial para a produção de etanol, visto que certos parâmetros fermentativos para a otimização do processo foram pesquisados. Assim, este estudo fornece dados práticos sobre as condições mais adequadas para o aproveitamento destes rejeitos industriais visando a geração de energia combustível “limpa”, característica invejável e cada vez mais atrativa num mundo onde cresce a preocupação econômica e ambiental.

Biofuels has increased interest as alternative to reduce the negative environmental impact of petroleum-based fuels use, providing greater energy security among countries. In particular, cellulosic ethanol produced from renewable lignocellulosic materials including agroindustrial wastes presents as most competitive. In this context, this work has focused on the potential use of cassava waste (Manihot esculenta Crantz) obtained from starch processing as raw material for bioethanol production. Hydrolysis experiments were conducted in concentrations from 0.5% to 5% sulfuric acid (v/v). The results showed that 2% H2SO4 for 10 minutes at 121°C reaction reached the highest release of reducing sugars present in the residue (134.84 g L -1 ). The optimal conditions for the alcohol fermentation using Saccharomyces cerevisiae ATCC 26602 strain has pH 6.5, temperature of 35°C, flasks without stirring and initial reducing sugar concentration of 50g L-1 , resulting in 21.23 g L-1 ethanol with a productivity of 1.86 g L h -1 and theoretical yield of 96.5% after 10 hours fermentation (0.49 g/g fermentable sugar). These results indicated that cassava residues may serve as potential substrate for ethanol production, since certain fermentation parameters for process optimization were investigated. This study provides practical information on the most suitable conditions for use of these industrial wastes aiming to generate “clean” energy, an enviable and increasingly attractive feature in a world where economic and environmental concerns are growing.