Multi-scale structural and chemical analysis of sugarcane bagasse in the process of sequential acid-base pretreatment and ethanol production by Scheffersomyces shehatae and Saccharomyces cerevisiae

• Processo: 14/03530-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2014
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2014
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Silvio Silvério da Silva
• Beneficiário: Silvio Silvério da Silva
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioetanol Leveduras Bagaço de cana-de-açúcar
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioethanol | Enzymatic hydrolysis | Sequential acid--base pretreatment | structural analysis | Sugarcane bagasse | yeasts | Microbiologia Industrial e de fermentação

Resumo

O uso constante de gasolina , crescentes preços dos combustíveis e as questões ambientais tem aberto caminho para a exploração do etanol celulósico. Novas tecnologias para produção de etanol celulósico estão surgindo e exigem contínuos avanços tecnológicos . Para esta produção, uma das questões mais desafiadoras é o pré-tratamento da biomassa lignocelulósica para liberação de açúcares desejáveis a fermentação após a hidrólise enzimática . Nós hipotetizamos que um tratamento sequencial por ácido sulfúrico diluído seguido por hidróxido de sódio ácido pode superar a recalcitrância nativa do bagaço de cana-de-açúcar(SB ) melhorando a acessibilidade da celulase as microfibrilas de celulose. Resultados: O hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar posteriormente as etapas de concentração e destoxificação apresentou 30,89 g / l de xilose juntamente com outros produtos ( 0,32 g / lglucose , 2,31 g / l de arabinose , ácido acético a 1,26 g / l , etc.) A celulignina recuperada foi subsequentemente deslignificada mediante tratamento com hidróxido de sódio. O composto pré-tratado sequencialmente por ácido-base liberou 48,50 g / l de açúcares redutores ( quantidade de celulose 0,91 g de açúcares / g de bagaço) após hidrólise enzimática.O mapeamento ultra-estrutural do composto ácido-basico pré-tratado e enzimático por microscopia eletrônica de análise microscópica de varredura (MEV), microscopia de luz transmitida (TLM) e análise espectroscópica (XRD , FTIR , FT- NIR e RMN ) elucidou alterações nos componentes do bagaço de cana-de-açúcar ( hemicelulose , celulose e lignina) . O hidrolisado hemicelulósico destoxificado foi fermentado pela levedura S. shehatae ( syn. Candida shehatae UFMG HM 52.2 ) e resultou 9,11 g / l de produção de etanol (rendimento de 0,38 g / g ) após 48 horas de fermentação .O Hidrolisado enzimático foi fermentado pela levedura S. cerevisiae 174 apresnetando 8,13 g / l de etanol (rendimento de 0,22 g / g) após 72 h de fermentação.Conclusão: Estudos estruturais de multi-escala do bagaço de cana-de-açúcar após pré-tratamento seqüencial ácido-base e hidrólise enzimática mostraram mudanças marcantes na hemicelulose e remoção da lignina remoção em nível molecular. O material celulósico apresentou elevada eficiência de sacarificação após a hidrólise enzimática. O hidrolisado hemicelulósico e celulósico apresentaram moderada produção de etanol quando fermentado pelas leveduras S. shehatae e S. cerevisiae. (AU)