Rendimentos da hidrólise enzimática e fermentação alcoólica de capim-elefante, capim-andropogon, capim-mombaça e bagaço de cana-de-açúcar para produção de etanol de segunda geração

Abstract

Este trabalho teve como objetivo avaliar a produção de etanol de segunda geração utilizando como fontes de biomassa capim-elefante (Penisetum purpureum), capim-mombaça (Panicum maximum), capim-andropogon (Andropogon gayanus) e comparar seus rendimentos aos obtidos utilizando bagaço de cana-de-açúcar (Saccharum spp.). Os materiais foram submetidos a pré-tratamento com ácido sulfúrico diluído 1 %, a 121 ° C em autoclave por 30 minutos. As amostras pré-tratadas foram submetidas à hidrólise enzimática conduzida por celulases, 20 FPU/g, por período de 72 horas com o intuito de avaliar o perfil hidrolítico e determinar o tempo de pré-hidrólise para a etapa subsequente de sacarificação e fermentação simultâneas (SSF). A pré-hidrólise das biomassas pré-tratadas foi realizada a 60 ° C por 24 horas e a fermentação conduzida por uma linhagem termotolerante de Saccharomyces cerevisiae, denominada LBM-1, a 37 ° C por 48 horas. Avaliou-se os efeitos do pré- tratamento na remoção da fração hemicelulósica das biomassas e a influência deste pré-tratamento nos rendimentos da hidrólise enzimática, sendo observado que o pré-tratamento foi efetivo na remoção da fração hemicelulósica e que houve diferença de até 33 % nos percentuais de remoção deste fração entre as biomassas. Entretanto os efeitos do pré-tratamento não resultaram em diferentes rendimentos de hidrólise enzimática entre as amostras. O processo de sacarificação e fermentação simultâneas resultou rendimentos semelhantes de hidrólise e de etanol produzido para as quatro biomassas avaliadas. Os rendimentos de hidrólise e produção de etanol foram, em média, de 0,16 g de glicose/g de biomassa, e de 0,14 g de etanol/g de biomassa. A similaridade dos rendimentos, nas condições empregadas, das fontes de biomassa testadas, aliada às suas produtividades anuais em matéria seca, assinalam como potenciais fontes alternativas de biomassa para a produção de etanol de segunda geração.

This study aimed to assess second generation ethanol production by using as biomass sources the elephant grass (Penisetum purpureum), the guinea grass (Panicum maximum) and the gamba grass (Andropogon gayanus) as well as comparing their yields to those which uses sugarcane bagasse (Saccharum C in spp.). For the material pretreatment, diluted acid, H2SO4 1% at 121 ° autoclave for 30 minutes was used. Pretreated samples underwent enzymatic hydrolysis conducted by cellulases, 20 FPU/g, for 72 hours in order to assess the hydrolytic profile and determine the prehydrolysis timing for the following stage of simultaneous saccharification and fermentation (SSF). Prehydrolysis from pretreated biomass was carried out at 60 ° C for 24 hours and fermetantion was conducted by using a thermotolerant strain of Saccharomyces cerevisiae, named LBM-1, at 37 ° C for 48 hours. Pretreatment effects on the removal of hemicelluloses fraction from the biomasses and its influence in enzymatic hydrolyses yield were evaluated. The pretreatment was effective in removing the hemicelluloses fraction and the percentage of removal showed differences for each biomass. Pretreatment effects did not result in different enzymatic hydrolysis yields among the samples. The SSF process resulted in similar hydrolysis yields among the four raw materials evaluated, as well as the ethanol volumes produced. The yields of hydrolysis and ethanol produced were average, 0,16g of glucose and 0,14g of ethanol per gram of biomass. Under the conditions applied, the similarity among the yields from the sources of biomass used, coupled with their annual yields of drought matter, highlight them as a potential alternative source of biomass for second generation ethanol production.