Modelagem matemática do processo de hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar submetido a diferentes pré-tratamentos

Resumo

Existem alguns modelos para a hidrólise enzimática na literatura, mas a maioria deles foi desenvolvida considerando biomassas tais como palha e caule de milho ou madeira. Muitos foram desenvolvidos para substratos modelo, como Avicel ou Solca Floc. Entretanto, substratos modelo não apresentam as mesmas características que a celulose de biomassa e modelos desenvolvidos considerando estes substratos podem não representar bem a hidrólise de biomassa, onde a celulose está combinada com outros componentes (hemicelulose e lignina). A composição da biomassa sofre influência do tipo de pré-tratamento usado para tornar o bagaço de cana mais susceptível ao ataque enzimático (etapa imprescindível no processo), dependendo do tipo e condições do pré-tratamento. A composição também sofre modificações com a qualidade da matéria-prima, sendo esperado que bagaços de diferentes safras apresentem composições com pequenas diferenças. A composição do bagaço deve influenciar a cinética de hidrólise, havendo alteração dos parâmetros cinéticos.Neste trabalho pretende-se estudar a modelagem matemática da hidrólise enzimática de bagaço de cana de açúcar submetido a dois tipos de pré-tratamento: com peróxido de hidrogênio alcalino e com cal. Pretende-se, ainda, avaliar a necessidade de reestimação dos parâmetros cinéticos do modelo proposto quando há modificações no processo de pré-tratamento. Para isso, pretende-se usar uma metodologia de identificação dos parâmetros cinéticos que mais influenciam o comportamento dinâmico das variáveis de processo e avaliar a possibilidade de estimar somente estes parâmetros na presença de novas condições de operação, de forma que a reestimação freqüente de parâmetros seja mais simples e rápida. Duas teses de mestrado anteriores, já em fase final, foram realizadas com o objetivo de obter dados cinéticos confiáveis para a hidrólise de bagaço pré-tratado de duas formas diferentes, considerando a variação tanto da concentração de bagaço quanto das concentrações de enzimas (celulase e beta-glicosidase). Estes dados serão usados para desenvolvimento do modelo no presente trabalho.