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https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37263
Registro completo de metadatos
Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
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dc.creator | Gomes, Márcia Andréa | - |
dc.date.accessioned | 2023-06-22T17:36:12Z | - |
dc.date.available | 2023-06-22T17:36:12Z | - |
dc.date.issued | 2023-04-20 | - |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37263 | - |
dc.description.abstract | The use of lignocellulosic biomass for the production of second-generation ethanol, such as green coconut husk, implies the development and improvement of biomass conversion steps into sugars and these into ethanol via fermentation. Thus, the execution of the pretreatment step, responsible for breaking the lignocellulosic matrix leaving it accessible to enzymatic attack in the hydrolysis step, is necessary. With the available monomers (mainly xylose and glucose), the yeast converts them into ethanol, in the fermentation step. Thus, this work aimed to study the conditions of saccharification and fermentation, using residues from coconut cultivation as biomass, with the objective of evaluating the best conditions of saccharification and fermentation for the production of E2G. Initially, the hydrothermal pretreatment (HPT) was carried out in a PARR type reactor using 15% (w/v) of solids, at 195°C, 10 min and 200 rpm. In parallel, an experimental design was carried out for the acid pretreatment (APT) (factors: concentration 1 and 2% of H2SO4 and temperature of 100 and 120°C) aiming at optimizing the pretreatment operating conditions. Depending on the glucose concentration, the conditions of 1% (v/v) H2SO4 at 100°C for green coconut shell (GCS), 2% (v/v) H2SO4 at 120°C for coconut-tree leaflet (CLL) and 2% (v/v) H2SO4 at 100°C for the coconut-tree leaf stalk (CLS) followed by enzymatic hydrolysis, using 7.5% (w/v) of solids and 20 FPU/gbiomass dry Cellic Ctec2 (58 FPU/mL), supplemented with 10% Cellic Htec (7326 IU/mL), relative to the volume of Cellic Ctec2. After 72h of reaction, the glucose concentrations reached 31.85 and 19.07 g/L for the hydrolysis of GCS subjected to HPT and APT, respectively. Regarding the behavior of CLL in hydrolysis, 21.31 and 13.65 g/L of glucose concentration were reached when this biomass was submitted to HPT and APT, respectively. For CLS, 45.39 and 21.01 g/L of glucose were obtained after HPT and APT, respectively. These results showed that enzymatic hydrolysis using hydrothermal pretreatment was more efficient than the results obtained for pretreated acidic biomasses. Then, all samples were sent to fermentation with Kluyveromyces marxianus yeast at 37°C/24 h. At this stage it was possible to verify that practically all glucose and xylose were consumed by the yeast. However, the ethanol yield reached values between 47 and 80%, indicating possible problems of a toxic nature, that is, the production of secondary compounds, such as acetic acid, furfural and 5-hydroxymethylfurfural (HMF). A preliminary study was carried out to increase the fermentation efficiency in sugarcane bagasse hydrolyzate, biomass well studied for this purpose, and submitted to hydrothermal (195ºC, using 200 rpm for 10 min) and acid (0.5% (v/v) of sulfuric acid at 121°C for 15 min) and in both, the solid load of (10% m/v). The enzymatic hydrolysis of the pretreated material was carried out using the CellicCtec® enzymatic complex (60 FPU/gdry biomass, 50mM citrate buffer and pH 4.8) at 50ºC using 150 rpm for 72h. Before the detoxification process, an experimental design was carried out with the yeast Saccharomyces cerevisiae to verify if the compounds furfural (1 and 4g/L) and acetic acid (1 and 5% v/v) and yeast mass (0.2 and 1% m/v) exerted significant inhibition on the tested species. The presence of furfural and acetic acid had a strong influence on the species considered, affecting the consumption of sugars in the environment by more than 90%. The detoxification process evaluated the concentration through an experimental design with activated charcoal (1, 3 and 5% m/v) and the process time (30, 45 and 60 min) at 30 ºC, 150 rpm. Detoxification increased the fermentation efficiency by 13% for the hydrolyzate obtained hydrothermally, while for the acid there was no significant difference. Thus, it was possible to conclude that the study of process conditions enabled the increase in ethanol production compared to the values already reported in previous studies with green coconut husk. The potentiality of the coconut leaf for the production of second-generation ethanol was identified, and it was verified that the detoxification conditions can be adapted to the biomass of coconut cultivation to increase efficiency and make the results feasible for industrial production. | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA | pt_BR |
dc.rights | Attribution 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ | * |
dc.subject | Casca do coco verde | pt_BR |
dc.subject | Folha do coqueiro | pt_BR |
dc.subject | Hidrólise enzimática | pt_BR |
dc.subject | Fermentação | pt_BR |
dc.subject | Detoxificação | pt_BR |
dc.subject | Biomassa | pt_BR |
dc.subject | Energia limpa | pt_BR |
dc.subject.other | Green coconut shell | pt_BR |
dc.subject.other | Coconut leaf | pt_BR |
dc.subject.other | Enzymatic hydrolysis | pt_BR |
dc.subject.other | Fermentation | pt_BR |
dc.subject.other | Detoxification | pt_BR |
dc.subject.other | Biomass | pt_BR |
dc.subject.other | Clean energy | pt_BR |
dc.title | Estudo da produção de etanol lignocelulósico a partir de resíduos do cultivo de coco | pt_BR |
dc.title.alternative | Study of the production of lignocellulosic ethanol from residues from coconut cultivation | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFBA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS BIOQUIMICOS | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Albuquerque, Elaine Christine de Magalhães Cabral | - |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1624091546521389 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Almeida, Renata Maria Rosas Garcia | - |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3745446778086537 | pt_BR |
dc.contributor.referee1 | Cruz, Antônio José Gonçalves da | - |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1812806190521028 | pt_BR |
dc.contributor.referee2 | Ferreira, Andrea Lopes de Oliveira | - |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/5100549429375497 | pt_BR |
dc.contributor.referee3 | SILVA, Carlos Eduardo de Farias | - |
dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/0395823528382046 | pt_BR |
dc.contributor.referee4 | Rocha, Martha Suzana Rodrigues dos Santos | - |
dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/8946724877286549 | pt_BR |
dc.contributor.referee5 | Almeida, . Renata Maria Rosas Garcia | - |
dc.contributor.referee5Lattes | http://lattes.cnpq.br/3745446778086537 | pt_BR |
dc.creator.ID | 0000-0002-0366-9426 | pt_BR |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/6993563702350222 | pt_BR |
dc.description.resumo | O emprego da biomassa lignocelulósica para a produção de etanol de segunda geração, como por exemplo, a casca do coco verde, implica no desenvolvimento e aperfeiçoamento das etapas de conversão da biomassa em açúcares e estes em etanol via fermentação. Assim, a execução da etapa de pré-tratamento, responsável por romper a matriz lignocelulósica deixando-a acessível ao ataque enzimático na etapa de hidrólise, é necessária. Com os monômeros disponíveis (principalmente xilose e glicose), a levedura os converte em etanol, na etapa de fermentação. Dessa forma, esse trabalho visou o estudo das condições de sacarificação e de fermentação, utilizando os resíduos do cultivo de coco como biomassa, com o objetivo de avaliar as melhores condições de sacarificação e fermentação para produção de E2G. Inicialmente realizou-se o pré-tratamento hidrotérmico (PTH) em reator tipo PARR utilizando-se 15% (m/v) de sólidos, a 195°C, 10 min e 200 rpm. Em paralelo realizou-se um planejamento experimental para o pré-tratamento ácido (PTA) (fatores: concentração 1 e 2% de H2SO4 e temperatura de 100 e 120°C) visando a otimização das condições operacionais de pré-tratamento. Em função da concentração de glicose as condições de 1% (v/v) H2SO4 a 100 °C para casca de coco verde (CCV), 2% (v/v) H2SO4 a 120 °C para os folíolos da folha de coqueiro (FFC) e 2% (v/v) H2SO4 a 100°C para a raque da folha do coqueiro (RFC) seguiram para a hidrólise enzimática, empregando-se 7,5% (m/v) de sólidos e 20 FPU/gbiomassa seca de Cellic Ctec2 (58 FPU/mL), suplementada com 10 % de Cellic Htec (7326 IU/mL), em relação o volume de Cellic Ctec2. Após 72h de reação, as concentrações de glicose atingiram 31,85 e 19,07 g/L para a hidrólise de CCV submetida para PTH e PTA, respectivamente. Com relação ao comportamento dos FFC na hidrólise, 21,31 e 13,65 g/L de concentração de glicose foram alcançados quando esta biomassa foi submetida ao PTH e PTA, respectivamente. Para RFC, obteve-se 45,39 e 21,01 g/L de glicose, após PTH e PTA, respectivamente. Esses resultados mostraram que a hidrólise enzimática usando pré-tratamento hidrotérmico foi mais eficiente do que os resultados obtidos para as biomassas ácidas pré-tratadas. Logo, todas as amostras seguiram para a fermentação com a levedura Kluyveromyces marxianus a 37°C/24 h. Nessa etapa foi possível verificar que praticamente toda glicose e xilose foram consumidas pela levedura. No entanto, o rendimento em etanol atingiu valores entre 47 e 80%, indicando possíveis problemas de natureza tóxica, ou seja, a produção de compostos secundários, como o ácido acético, furfural e 5-hidroximetilfurfural (HMF). Um estudo preliminar foi realizado para aumentar a eficiência de fermentação no hidrolisado de bagaço de cana, biomassa bastante estudada para esse fim, e submetido aos pré-tratamentos hidrotérmico (195 ºC, usando 200 rpm por 10 min) e ácido (0,5% (v/v) de ácido sulfúrico a 121ºC por 15 min), e em ambos, a carga de sólidos de (10% m/v). A hidrólise enzimática do material pré-tratado foi realizada utilizado o complexo enzimático CellicCtec® (60 FPU/gbiomassa seca, tampão citrato a 50 mM e pH 4,8) a 50ºC usando 150 rpm por 72h. Antes do processo de detoxificação, realizou-se um planejamento experimental com a levedura Saccharomyces cerevisiae para verificar se os compostos furfural (1 e 4g.L-1), ácido acético (1 e 5% v/v) e massa da levedura (0,2 e 1% m/v) exerciam significativa inibição na espécie testada. A presença de furfural e ácido acético exibiu forte influência na espécie considerada, chegando a prejudicar em mais de 90% o consumo de açúcares no meio. O processo de detoxificação avaliou a concentração através de um planejamento experimental com carvão ativado (1, 3 e 5% m/v) e o tempo do processo (30, 45 e 60 min) a 30 ºC, 150 rpm. A detoxificação aumentou em 13% a eficiência de fermentação para o hidrolisado obtido hidrotermicamente, enquanto que para o ácido não houve diferença significativa. Dessa forma, foi possível concluir que o estudo das condições de processo possibilitou o aumento da produção de etanol comparado aos valores já relatados em estudos anteriores com a casca do coco verde. Identificou-se a potencialidade da folha do coqueiro para produção de etanol de segunda geração, e verificou-se que as condições de detoxificação podem ser adaptadas as biomassas do cultivo de coco para aumentar a eficiência e tornar os resultados factíveis à produção industrial. | pt_BR |
dc.publisher.department | Escola Politécnica | pt_BR |
dc.type.degree | Doutorado | pt_BR |
Aparece en las colecciones: | Tese (PEI) |
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