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HIDRÓLISE ÁCIDA PARA OBTENÇÃO DO ETANOL A PARTIR DO BAGAÇO DA CANA-DEAÇÚCAR.
Carolina Vicência Santos Garrido
[email protected]
Graduanda em Engenharia Química – Universidade Salvador - UNIFACS
Leila Maria Aguilera Campos
Profa. Msc. / Orientadora
Introdução
O bagaço de cana de açúcar, resíduo lignocelulósico, é um material majoritariamente composto de celulose,
hemicelulose e lignina. A necessidade de pré-tratar o bagaço é de fundamental importância, uma vez que proporciona
um aumento da acessibilidade à celulose, através da retirada de hemicelulose e lignina da estrutura vegetal. Desta
forma, este trabalho visa o estudo do processo de hidrólise ácida na degradação da estrutura do bagaço de cana-deaçúcar, para a obtenção de açúcares fermentescíveis e posterior fermentação na produção do etanol de segunda
geração.
No processo de hidrólise ácida, o objetivo é desenvolver rotas alternativas utilizando H2SO4, H3PO4 e HCl nas
concentrações de 0,07%, realizando comparações entre os rendimentos obtidos, com a finalidade de maximizar a
produção de etanol obtido a partir da biomassa.
O etanol de segunda geração aborda uma tecnologia que emprega a reciclagem de um resíduo agrícola, o qual será
aplicado em um novo processo, gerando o biocombustível. Com isso, o estudo e desenvolvimento de novas tecnologias
para aprimorar o processo tornam-se imprescindíveis, tendo em vista os benefícios que uma tecnologia eficiente trará ao
mercado mundial de combustíveis.
Métodos
No pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar in natura, foram realizados ensaios com H2SO4 e H3PO4 nas
concentrações de 0,75%, 1,45% e 2,15%(v/v). Em um evaporador rotativo Fisatom (modelo 802D), foram adicionados o
bagaço e 70mL de ácido, à temperatura de 120°C dura nte 60 minutos. Após este tempo, a solução foi retirada do banho,
suspensa e mantida, sob agitação, durante 30 minutos. Em seguida a solução foi submetida a uma filtração a vácuo,
onde a parte insolúvel foi analisada por Espectroscopia na região do infravermelho.
O processo de hidrólise será realizado em um reator em aço inoxidável 316 de 1,5L de capacidade, o qual será aquecido
com em um banho termostatizado de glicerina bidestilada com capacidade de 25L.
As amostras de bagaço pré-tratadas, serão introduzidas, separadamente, nos reatores contendo H2SO4, H3PO4 e HCl,
diluídos na concentração de 0,07 % e proporção de 1:20 (m/v), para posterior comparação com relação aos
rendimentos. O banho termostatizado de glicerina, que irá aquecer o reator, terá uma temperatura de 215°C durante 35
minutos. Após este tempo, o sistema será rapidamente resfriado em um banho de gelo triturado para cessar a reação.
Por fim, serão realizadas análises laboratoriais para caracterizar a composição química do hidrolisado formado.
Resultados e Discussão
No pré-tratamento ácido, foram realizados ensaios com H2SO4 e H3PO4 para máxima retirada de hemicelulose do
bagaço seco in natura.
Uma vez constatada a eficiência do pré-tratamento será realizada a etapa de hidrólise ácida, objetivando a liberação de
hexoses passíveis a sofrer o processo de fermentação. Esta liberação ocorre por meio da adição da solução ácida no
meio reacional.
O uso das soluções com ácido diluído para hidrólise não proporciona um inchamento adequado da região cristalina da
celulose, o que leva a uma baixa conversão celulose-açúcar. Com isso, fatores como temperatura e pressão precisam
ter um controle minucioso.
A utilização de uma temperatura muito elevada implica numa rápida produção de açúcares e rápida degradação dos
mesmos, pois com este aumento, a reação chega mais rapidamente à taxa máxima de açúcares, porém, a degradação
também ocorre de forma mais rápida.
Desta forma, para se alcançar taxas aceitáveis de conversão da celulose à glicose, em tempos razoavelmente curtos e
com o uso de ácidos diluídos, é necessário um incremento na pressão e na temperatura, devido à inacessibilidade aos
cristalitos de celulose, o que provoca a degradação de uma quantidade considerável de açúcares e lignina solúvel,
levando a um baixo rendimento da hidrólise e da fermentação.
Conclusões
O pré-tratamento realizado com o bagaço apresentou resultados satisfatórios quanto à retirada de hemicelulose da
estrutura do mesmo, os quais foram validados por meio da análise espectroscópica na região do infravermelho (FTIR). A
partir destes resultados serão realizados estudos a respeito das condições ótimas de operação para a hidrólise ácida, a
fim de maximizar a produção de etanol de segunda geração.
Serão avaliados alguns fatores que interferem no rendimento desta hidrólise, tais como, inibição da atividade hidrolítica
pela formação de inibidores no processo, temperatura de operação, concentração do ácido utilizado, tempo de
residência, pressão no reator, além da proporção ácido: bagaço utilizada.
Instituição de fomento: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia – FAPESB.
Trabalho de Iniciação Científica
Palavras-chave: Bagaço de cana / Hidrólise / Ácida