Dissertação
Casca de maracujá como matéria-prima para biorrefinarias
Registro en:
SANTOS, Jéssyka Ribeiro. Casca de maracujá como matéria-prima para biorrefinarias. 2023. 69f. Dissertação (Mestrado em Ciências do Ambiente) – Universidade Federal do Tocantins, Programa de Pós-Graduação em Ciências do Ambiente, Palmas, 2023.
Autor
Santos, Jéssyka Ribeiro
Institución
Resumen
Brazil is the world's largest producer of passion fruit (Passiflora edulis) and its processing
generates countless tons of waste in industries that are improperly discarded, contributing to
environmental pollution. Due to the favorable chemical composition of these agro-industrial
residues, the present study proposes the use of yellow passion fruit peel in the production of
sugars and chemicals with high added value for biorefineries. The chemical characterization of
the biomass was carried out using standardized procedures of the American Society for Testing
and Materials (ASTM), Renewable Energy Laboratory (NREL) and Association of Official
Analytical Chemists (A.O.A.C.). The efficiency of ultrasound-assisted pre-treatment was
analyzed in order to provide greater profitability and sustainability to the process. A complete
factorial experimental design was carried out to obtain the optimal conditions varying
concentration (2.5 and 5% of HCl; 4 and 8% of NaOH; and distilled water) and time (0.5 and 1
hour) for yield of sugars and increased accessibility to cellulose and hemicellulose.
Subsequently, the efficiency of the pre-treated hydrolysis for the production of sugars and furan
compounds, 5-hydroxymethylfurfural (HMF) and furfural (FF) was evaluated. The products
obtained were analyzed using high performance liquid chromatography (HPLC), Fourier
transform infrared spectrophotometry (FTIR) and X-ray diffractometer analysis (XRD). The
optimized conditions for the pretreatment were 2.5% HCl, 4% NaOH and aqueous, in sonication
times of 1 hour. The highest yields of glucose (0.5%), HMF (0.009%) and FF (0.09%) were
recorded from hydrolysis pre-treated with 2.5% HCl in 1h. However, the low yields found in
the pre-treated hydrolysis demonstrated the low efficiency of this step for the formation of high
added value compounds for the biorefineries. Infrared spectra and diffractograms confirmed the
efficiency of the hydrolysis. From the results obtained, it was concluded that the yellow passion
fruit peel has potential for the production of sugars and furan compounds, making it possible to
add value to the waste by promoting sustainability, in addition to generating extra income for
large and small producers. O Brasil é o maior produtor mundial de maracujá (Passiflora edulis) e o seu processamento
gera inúmeras toneladas de resíduos nas indústrias que são descartados de forma inadequada
contribuindo para a poluição ambiental. Devido a composição química favorável desses
resíduos agroindustriais, o presente estudo propõe o aproveitamento da casca de maracujá-
amarelo na produção de açúcares e químicos de alto valor agregado para as biorrefinarias. Foi
realizada a caracterização química da biomassa através de procedimentos normatizados da
Sociedade Americana para Testes e Materiais (ASTM), Laboratório de Energia Renovável
(NREL) e Association of Official Analytical Chemists (A.O.A.C.). Analisou-se a eficiência do
pré-tratamento assistido por ultrassom, no intuito de conferir maior rentabilidade e
sustentabilidade ao processo. Um planejamento experimental do tipo fatorial completo foi
realizado para obtenção das condições ótimas variando concentração (2,5 e 5% de HCl; 4 e 8%
de NaOH; e água destilada) e tempo (0,5 e 1 hora) para rendimento de açúcares e aumento da
acessibilidade à celulose e hemicelulose. Posteriormente avaliou-se a eficiência da hidrólise
pré-tratada para produção de açúcares e compostos furânicos, 5-hidroximetilfurfural (HMF) e
furfural (FF). Os produtos obtidos foram analisados por meio da cromatografia líquida de alta
eficiência (HPLC), espectrofotometria no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e
análise de difratômetro de raios X (DRX). As condições otimizadas para o pré-tratamento foram
de HCl 2,5%, NaOH 4% e aquoso, em tempos de sonicação de 1 hora. Os maiores rendimentos
de glicose (0,5%), HMF (0,009%) e FF (0,09%) foram registrados a partir da hidrólise pré-
tratada com HCl 2,5% em 1h. Porém, os baixos rendimentos encontrados nas hidrólises pré-
tratadas demonstraram a baixa eficiência dessa etapa para formação de compostos de alto valor
agregado para as biorrefinarias. Os espectros de infravermelho e os difratogramas foram
utilizados para analisar o efeito dos tratamentos na estrutura da biomassa. A partir dos
resultados obtidos, concluiu-se que a casca de maracujá-amarelo apresenta potencial para
produção de açúcares e compostos furânicos, possibilitando agregar valor ao resíduo
promovendo a sustentabilidade, além de gerar renda extra aos grandes e pequenos produtores.