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Produção de etanol e pululana assistida por métodos não convencionais em biorrefinarias de bagaço de cana-de-açúcar: reatores de cavitação hidrodinâmica e emprego de luz visível de diferentes comprimentos de onda

Processo: 16/23758-4
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
Vigência: 01 de junho de 2017 - 31 de maio de 2019
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Júlio César dos Santos
Beneficiário:Júlio César dos Santos
Instituição-sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
Pesq. associados:Silvio Silvério da Silva ; Talita Martins Lacerda
Assunto(s):Biotecnologia  Biorrefinarias  Cavitação  Fermentação  Degradação de biomassa  Bagaço de cana-de-açúcar 

Resumo

A viabilização de biorrefinarias de bagaço de cana-de-açúcar requer o estudo de alternativas inovadoras que apresentem potencial para melhoria do desempenho de etapas cruciais nos processos em desenvolvimento, em particular no pré-tratamento e nas etapas biológicas, como a fermentação. Realmente, o pré-tratamento corresponde a um gargalo persistente em biorrefinarias, e o desenvolvimento de reatores contínuos de cavitação hidrodinâmica é uma abordagem completamente nova. Neste projeto, propõe-se que sistemas de cavitação hidrodinâmica sejam empregados para o pré-tratamento alcalino de bagaço de cana-de-açúcar em reator contínuo. O reator em batelada disponível nos laboratórios do departamento de biotecnologia será empregado na otimização das condições de processo, incluindo a temperatura e o uso de diferentes tipos e concentrações de álcalis e diferentes configurações de placas de orifício. O sistema será então adaptado para uso em modo contínuo, incluindo um sistema de separação sólido/líquido. As condições de operação em modo contínuo serão então avaliadas e otimizadas. Em outra frente de trabalho, será avaliado o efeito do uso de luzes LED visíveis de diferentes comprimentos de onda, visando ao aumento de produtividade do processo ou à modificação da qualidade do produto obtido. Como modelos de estudo, foram selecionados como produtos o etanol e a pululana, este último um exopolissacarídeo de interesse das indústrias alimentícia e farmacêutica e cuja produção pode contribuir para a viabilidade global de uma biorrefinaria. Assim, o material pré-tratado será submetido à hidrólise enzimática e fermentações assistidas por luzes LED de diferentes cores serão conduzidas em frascos Erlenmeyer, avaliando-se o efeito do comprimento de onda e da luminância à qual o sistema está submetido. Após a otimização de variáveis de processo, testes em fotobiorreatores de bancada serão conduzidos visando-se à avaliação da possibilidade de escalonamento do sistema. Espera-se que a execução do projeto favoreça o desenvolvimento de tecnologia nacional aplicável a diferentes etapas de uma biorrefinaria, favorecendo assim o desenvolvimento de processos sustentáveis e ambientalmente amigáveis de interesse econômico e social. (AU)

Publicações científicas (5)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
TERAN HILARES, R.; DIONIZIO, R. M.; PRADO, C. A.; AHMED, M. A.; DA SILVA, S. S.; SANTOS, J. C. Pretreatment of sugarcane bagasse using hydrodynamic cavitation technology: Semi-continuous and continuous process. Bioresource Technology, v. 290, OCT 2019. Citações Web of Science: 0.
FERNANDES ANTUNES, FELIPE ANTONIO; CHANDEL, ANUJ KUMAR; TERAN-HILARES, RULY; INGLE, AVINASH P.; RAI, MAHENDRA; DOS SANTOS MILESSI, THAIS SUZANE; DA SILVA, SILVIO SILVERIO; DOS SANTOS, JULIO CESAR. Overcoming challenges in lignocellulosic biomass pretreatment for second-generation (2G) sugar production: emerging role of nano, biotechnological and promising approaches. 3 BIOTECH, v. 9, n. 6 JUN 2019. Citações Web of Science: 0.
HILARES, RULY TERAN; DOS SANTOS, JOANA GONCALVES; SHIGUEMATSU, NICOLE BACIC; AHMED, MUHAMMAD AJAZ; DA SILVA, SILVIO SILVERIO; SANTOS, JULIO CESAR. Low-pressure homogenization of tomato juice using hydrodynamic cavitation technology: Effects on physical properties and stability of bioactive compounds. ULTRASONICS SONOCHEMISTRY, v. 54, p. 192-197, JUN 2019. Citações Web of Science: 2.
TERAN HILARES, R.; RESENDE, J.; ORSI, C. A.; AHMED, M. A.; LACERDA, T. M.; DA SILVA, S. S.; SANTOS, J. C. Exopolysaccharide (pullulan) production from sugarcane bagasse hydrolysate aiming to favor the development of biorefineries. International Journal of Biological Macromolecules, v. 127, p. 169-177, APR 15 2019. Citações Web of Science: 4.
HILARES, RULY TERAN; KAMOEI, DOUGLAS VIANA; AHMED, MUHAMMAD AJAZ; DA SILVA, SILVIO SILVERIO; HAN, JONG-IN; DOS SANTOS, JULIO CESAR. A new approach for bioethanol production from sugarcane bagasse using hydrodynamic cavitation assisted-pretreatment and column reactors. ULTRASONICS SONOCHEMISTRY, v. 43, p. 219-226, MAY 2018. Citações Web of Science: 5.

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