Completo - Open Access.

Idioma principal | Segundo idioma

Potencial de Fibras Lignocelulósicas para a Produção de Etanol de Segunda Geração

Lignocellulosic Fibers Potential for the Second Generation Ethanol Production

NETO, José Mariano da Silva; JÚNIOR, Adalício Uzeda Antunes; LIMA, Fernanda Siqueira; ANJOS, Deborah Almeida dos;

Completo:

A produção de produtos químicos e combustíveis a partir de materiais lignocelulósicos tem recebido um particular interesse de pesquisadores devido ao impacto negativo dos combustíveis fósseis no meio ambiente, como também a crescente preocupação com as questões geopolíticas do petróleo em todo o mundo. As pesquisas atuais mostram como tecnologia alternativa a produção de etanol de segunda geração a partir de materiais lignocelulósicos. O etanol de segunda geração corresponde a produção de etanol, entretanto, utilizando-se como matéria-prima materiais lignocelulósicos. Os materiais lignocelulósicos são compostos basicamente de celulose, hemicelulose e lignina. Esses três componentes são determinantes para a produção desse biocombustível, uma vez que a quebra dessas moléculas irá produzir açúcares que podem com o auxílio de leveduras ser transformados bioquimicamente em etanol e outros produtos químicos. A região do semiárido nordestino, compreendido entre oito estados nordestinos: Alagoas, Bahia, Ceará, Paraíba, Pernambuco, Piauí, Rio Grande do Norte e Sergipe possui materiais promissores para a produção desses biocombustíveis como o bagaço e palha da cana-de-açúcar, fibra do sisal, palma forrageira e bagaço do pedúnculo do caju. Além da escolha adequada da matéria-prima para a produção do etanol 2G, as etapas que envolvem esse processo, pré-tratamento, hidrólise, fermentação e destilação, irão depender primordialmente da cultura escolhida e sua composição físico-química. Com isso o objetivo principal desse trabalho é mostrar que o potencial de fibras lignocelulósicas para a produção de etanol de segunda geração e estudar três tipos principais de pré-tratamento para as mesmas: ácido, básico e uma combinação ácido-base.

Completo:

The production of chemicals and fuels from lignocellulosic materials has been a particular interest of researchers due to the negative impact of fossil fuel into the environment, but also increasing concern with geopolitical issues of oil worldwide. Current research shows as an alternative technology the second-generation ethanol from lignocellulosic materials. The second-generation ethanol corresponds to ethanol production, however, using as raw lignocellulosic material. The lignocellulosic materials are composed primarily of cellulose, hemicellulose and lignin. These three components are essential to the production of this biofuel, since the breakdown of these molecules will produce sugars which can with the aid of yeasts biochemically be converted into ethanol and other chemicals. The region's semi-arid northeast, between eight northeastern states: Alagoas, Bahia, Ceará, Paraíba, Pernambuco, Piauí, Rio Grande do Norte and Sergipe has promising materials for the production of these biofuels such as bagasse and straw sugarcane, sisal fiber, cactus pear and cashew bagasse. Besides the choice of suitable raw materials for the production of ethanol 2G, the steps involved in this process, pre-treatment, hydrolysis, fermentation and distillation will depend mainly on the chosen culture and its physicochemical composition. Thus, the main objective of this work is to show the potential of lignocellulosic fibers for second-generation ethanol and study three main types of pretreatment therefor: acid, basic and acid-base combination.

Palavras-chave: Pré-tratamento; Material Lignocelulósico; Açúcares Fermentescíveis; Nordeste,

Palavras-chave: Pretreatment; Lignocellulosic Material; Fermentable Sugars; Northeast,

DOI: 10.5151/chenpro-5erq-eng17

Referências bibliográficas
  • [1] ARANTES, Valdeir; SADDLER, Jack N. Access to cellulose limits the efficiency of enzymatic hydrolysis: the role of amorphogenesis. Biotechnol Biofuels, [s.l.], v. 3, n. 1, p.4-15, 2010.
  • [2] CAMPOS, L.M.A.; PONTES, L.A.M.; CARVALHO, L.S.; CHEMMÉS, C.S.; GARRIDO, C.V.S.; SILVA, F.C.; SANTOS, J.M.G.M. ; LEAL, S.C.S. ; MERCANDELLI, S.S. ; SILVA, V.L. Avaliação de Pré-tratamento do Bagaço de Cana-de-Açúcar com Ácido Diluído para Produção de Etanol de Segunda Geração. 53º Congresso Brasileiro de Química. Rio de Janeiro/RJ, 2013.
  • [3] CARDOSO, V. M. Aplicação da radiação de feixe de elétrons como pré-tratamento do bagaço da cana-de-açúcar para hidrólise enzimática da celulose. Dissertação (Ciências na Área de Tecnologia Nuclear – Aplicações), Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares – IPEN, São Paulo, 2008.
  • [4] CASTRO, A.M, JUNIOR, N.P. Produção, propriedades e aplicação de celulases na hidrólise de resíduos agroindustriais. Quim. Nova, Vol. 33, No. 1, 181-188, 2010.
  • [5] CHOVAU, S.; DEGRAUWE, D.; VAN DER BRUGGEN, B. Critical analysis of techno-economic estimates for the production cost of lignocellulosic bio-ethanol. Renewable and Sustainable Energy Reviews. pp. 307–321. 2013.
  • [6] EPE — Empresa de Pesquisa Energética. National Energy Balance. Diponível em: https://ben.epe.gov.br/.
  • [7] FERREIRA, LL. Flexibilidade na utilização de diesel ou biodiesel, uma abordagem utilizando a teoria de opções reais. Dissertação de Mestrado. Rio de JaneiroRJ: Fundação Getulio Vargas; 200
  • [8] FILHO, P.F.S., Palma forrageira (Opuntia fícus indica e Nopalea cochelillifera como matéria-prima para a produção de etanol celulósico e enzimas celulóticas. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014
  • [9] GOMEZ, E. O., SOUZA, R. T. G., ROCHA, G.J.M., ALMEIDA, E., CORTEZ, L. A.B. Avaliação de resíduos lignocelulósicos para a produção de etanol EG. Revista Analytica, v.48, p. 180, 2010.
  • [10] IEA — International Energy Agency. World Energy Outlook. IEA, Paris. 2013
  • [11] KUMAR, P., BARRET, D.M.,DELWICHE; M. L. J. E., STROEVE, P. Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production. Ind. Engineering Chemical Research, v. 48, p. 3713-3729,2009.
  • [12] LEITE, R.C.C.; LEAL, M.R.L. V; CORTEZ, L.A.B.; GRIFFIN, W.M.;SCANDIFFIO,M.I. G. Can Brazil replace 5% of the 2025 gasoline world demand with ethanol? Energy Applied, 34 (5), pp. 655–661, 2009.
  • [13] LI, X.; KIM, TH.; Nghiem, NP. Bioethanol production from corn stover using aqueous ammonia pretreatment and two-phase simultaneous saccharification and fermentation (TPSSF). Bioresource Technology.p. 5910-5916, 2010
  • [14] LIMA, A. O. S.; RODRIGUES, A. L. Sacarificação de resíduos celulósicos com bactérias recombinantes como estratégia para redução do efeito estufa. Revista de ciências ambientais, v. 1, n. 2, p. 5-18, 2007.
  • [15] MELO, L. F. L.; Substâncias químicas em efluentes da extração de nanocristais de celulose. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química), Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010.
  • [16] MENDES, T. D.; PACHECO, T. F.; CARVALHO, F.B.P.; NAKAI, D. K.; RODRIGUES, D. S.; MACHADO, C. M. M., AYRES M. Avaliação de diferentes pré-tratamentos para desconstrução da biomassa lignocelulósica. Anais do XIX Congresso Brasileiro de Engenharia Química. Búzios – RJ, 2012.
  • [17] MOOD, S. H.; GOLFESHAN, A. H.; TABATABAEI M.; JOUZANI, G. S.; NAJAFI, G.H; GHOLAMI, M.;ARDJMAND, M. Lignocellulosic biomass to bioethanol, a comprehensive review with a focus on pretreatment. Renewable and Sustainable Energy Reviews. V. 27, p.77–93, 2013.
  • [18] MORAIS, S.A.L.; NASCIMENTO, E.A.; MELO, D.C. Chemical analysis of Pinusoocarpa wood PART I – Quantification of macromolecular components and volatile extractives. Revista Árvore, v. 29, n. 3, p. 461-470, 2005.
  • [19] NASCIMENTO, V.M. Pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar para produção de etanol e obtenção de xilooligômeros. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de São Carlos. São Paulo. 126 p, 2011.
  • [20] OLIVEIRA, F.M.V., Avaliação de diferentes pré-tratamentos e deslignificação alcalina na sacarificação da celulose de palha de cana. Dissertação de Mestrado. Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo. 98 p. 2010
  • [21] PEREIRA Jr., N.; COUTO, M.A.P.G.; SANTA, L.M.M. Biomass of lignocellulosic composition for fuel ethanol production and the context of biorefinery. In Series on Biotechnology, Ed. Amiga Digital UFRJ, Rio de Janeiro, v.2, 45 p, 2008.
  • [22] PINHEIRO, F.G.C; COSTA, A.G. ; MORAIS, J.P.S. ; SANTOS, A.B. ; SANTAELLA, S.T.; LEITÃO, R.C. Pré-tratamento termoquímico do bagaço da cana-de-açúcar para a produção de açúcares fermentescíveis. II Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de Resíduos Agropecuários e Agroindustriais, 2011.
  • [23] RODRIGUES, J.A.R. Do engenho à biorrefinaria: A usina de açúcar como empreendimento industrial para a geração de produtos bioquímicos e biocombustíveis. Instituto de Química, Universidade de Campinas, Campinas - SP, Brasil, 2010
  • [24] RODRIGUES, L.D. A cana-de-açúcar como matéria-prima para a produção de biocombustíveis: impactos ambientais e o zoneamento agroecológico como ferramenta para mitigação. Trabalho de conclusão de curso em análise ambiental. Universidade Federal de Juiz de Fora. 59 p. 2011.
  • [25] SILVEIRA, M. S. Aproveitamento das cascas de coco verde para produção de briquete em Salvador – BA. Dissertação (Mestre em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo). Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2008.
  • [26] TAHERZADEH, M.J. & KARIMI, K. Pretreatment of Lignocellulosic Wastes to Improve Ethanol and Biogas Production: A Review. International Journal of Molecular Sciences, 9, pp.1621–1651. 2008.
  • [27] TOLMASQUIM, M.T. Perspectivas e planejamento do setor energético no Brasil. Estudos Avançados;26(74):247–60, 2012.
Como citar:

NETO, José Mariano da Silva; JÚNIOR, Adalício Uzeda Antunes; LIMA, Fernanda Siqueira; ANJOS, Deborah Almeida dos; "Potencial de Fibras Lignocelulósicas para a Produção de Etanol de Segunda Geração", p. 1038-1047 . In: Anais do V Encontro Regional de Química & IV Encontro Nacional de Química [=Blucher Chemistry Proceedings].. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 2318-4043, DOI 10.5151/chenpro-5erq-eng17

últimos 30 dias | último ano | desde a publicação


downloads


visualizações


indexações