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Intensificação de processos em biorrefinarias de lignocelulósicos integrando etapas de produção de etanol e xilitol a partir de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado

Processo: 14/27055-2
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de novembro de 2015
Vigência (Término): 31 de outubro de 2018
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
Pesquisador responsável:Silvio Silvério da Silva
Beneficiário:Felipe Antonio Fernandes Antunes
Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
Assunto(s):Sacarificação   Fermentação   Bioetanol   Leveduras   Xilitol
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Bioetanol | Biorreator de leito fluidizado | fermentação | Leveduras | Sacarificação | xilitol | Microbiologia Industrial e de Fermentação

Resumo

No presente projeto propõe-se avaliar a intensificação de processos pela utilização de um mesmo reator para obtenção de açúcares fermentescíveis a partir do bagaço de cana-de-açúcar e sua fermentação para a produção de biomoléculas de interesse, como etanol e xilitol. Será empregado reator de coluna operado em modo de leito fluidizado para realização, de forma sequencial, das etapas de pré-tratamento, hidrólise enzimática e fermentação, para produção de etanol ou xilitol. Diferentes condições de pré-tratamento alcalino e ácido de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado serão avaliadas separadamente, sendo empregado planejamento estatístico de planejamento de experimentos para determinação de condições de cada processo. Posteriormente, será realizada individualmente sacarificação das frações remanescentes do bagaço de cana-de-açúcar correspondente as melhores condições para cada operação de pré-tratamento, visando ao aproveitamento das frações celulósicas e hemicelulósicas da biomassa no processos fermentativo. Após a sacarificação, utilizar-se-á a levedura S. shehatae UFMG 52.2, nativa fermentadora de açúcares C5 e C6 para produção de etanol, e a levedura C. guilliermondii FTI 20037, para obtenção de xilitol, ambas biomoléculas produzidos em processos separados. Visando um maior entendimento da mudança estrutural da biomassa entre as etapas de pré-tratameto da biomassa em reator de leito fluidizado, as frações da biomassa serão caracterizada estruturalmente utilizando técnicas físico-químicas, como MEV; Espectroscopia Raman, FTIR e FT-NIR. Com este projeto espera-se obter resultados que fortaleçam a tecnologia de processo de produção biotecnológica de etanol e xilitol a partir de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado, estabelecendo variáveis importantes em um inovador processo fermentativo que venha contribuir no desenvolvimento de biorefinarias brasileiras.

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Publicações científicas (15)
(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)
ANTUNES, F. A. F.; CHANDEL, A. K.; BRUMANO, L. P.; TERAN HILARES, R.; PERES, G. F. D.; AYABE, L. E. S.; SORATO, V. S.; SANTOS, J. R.; SANTOS, J. C.; DA SILVA, S. S.. A novel process intensification strategy for second-generation ethanol production from sugarcane bagasse in fluidized bed reactor. RENEWABLE ENERGY, v. 124, n. SI, p. 189-196, . (14/27055-2)
ANTUNES, FELIPE A. F.; CHANDEL, ANUJ K.; DOS SANTOS, JULIO CESAR; MILESSI, THAIS S. S.; PERES, GUILHERME F. D.; DA SILVA, SILVIO SILVERI. Hemicellulosic Ethanol Production in Fluidized Bed Reactor from Sugar Cane Bagasse Hydrolysate: Interplay among Carrier Concentration and Aeration Rate. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, v. 5, n. 9, p. 8250-8259, . (14/27055-2)
BRUMANO, LARISSA PEREIRA; FERNANDES ANTUNES, FELIPE ANTONIO; SOUTO, SARA GALENO; DOS SANTOS, JULIO CESAR; VENUS, JOACHIM; SCHNEIDER, ROLAND; DA SILVA, SILVIO SILVERIO. Biosurfactant production by Aureobasidium pullulans in stirred tank bioreactor: New approach to understand the influence of important variables in the process. Bioresource Technology, v. 243, p. 264-272, . (14/27055-2, 15/06238-4)
SAHA, KOEL; DASGUPTA, JHILLY; CHAKRABORTY, SUDIP; FERNANDES ANTUNES, FELIPE ANTONIO; SIKDER, JAYA; CURCIO, STEFANO; DOS SANTOS, JULIO CESAR; ARAFAT, HASSAN A.; DA SILVA, SILVIO SILVERIO. Optimization of lignin recovery from sugarcane bagasse using ionic liquid aided pretreatment. Cellulose, v. 24, n. 8, p. 3191-3207, . (14/27055-2)
ANTUNES, F. A. F.; CHANDEL, A. K.; BRUMANO, L. P.; TERAN HILARES, R.; PERES, G. F. D.; AYABE, L. E. S.; SORATO, V. S.; SANTOS, J. R.; SANTOS, J. C.; DA SILVA, S. S.. A novel process intensification strategy for second-generation ethanol production from sugarcane bagasse in fluidized bed reactor. RENEWABLE ENERGY, v. 124, p. 8-pg., . (14/27055-2)
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, p. 17-pg., . (16/23758-4, 16/10636-8, 17/11086-4, 14/27055-2)
ANTUNES, FELIPE ANTONIO FERNANDES; RAJAN, KALAVATHY; DJIOLEU, ANGELE; ROCHA, THIAGO MOURA; BRUMANO, LARISSA PEREIRA; DE SOUZA MELO, YASMIN CRISTHINE; DOS SANTOS, JULIO CESAR; ROSA, CARLOS A.; CARRIER, DANIELLE JULIE; DA SILVA, SILVIO SILVERIO. Sustainable Second-Generation Ethanol Production from Switchgrass Biomass via Co-fermentation of Pentoses and Hexoses Using Novel Wild Yeasts. BioEnergy Research, . (16/10636-8, 14/27055-2)
ANTUNES, F. A. F.; MACHADO, P. E. M.; ROCHA, T. M.; MELO, Y. C. S.; SANTOS, J. C.; DA SILVA, S. S.. Column reactors in fluidized bed configuration as intensification system for xylitol and ethanol production from napier grass (Pennisetum Purpureum). CHEMICAL ENGINEERING AND PROCESSING, v. 164, . (16/10636-8, 19/19695-5, 14/27055-2)
MUSO CACHUMBA, J. J.; TERAN HILARES, R.; BRUMANO, L. P.; MARCELINO, P. R. F.; ANTUNES, F. A. F.; SANTOS, J. C.; DA SILVA, S. S.. Extracellular L-asparaginase production in solid-state fermentation by using sugarcane bagasse as support material. PREPARATIVE BIOCHEMISTRY & BIOTECHNOLOGY, v. 49, n. 4, p. 328-333, . (14/27055-2, 16/10636-8, 17/11086-4)
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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, . (14/27055-2, 16/10636-8, 17/11086-4, 16/23758-4)
ISAAC, AUGUSTA; ANTUNES, FELIPE A. F.; CONTI, RODOLFO; MONTORO, LUCIANO ANDREY; MALACHIAS, ANGELO; MASSARA, PATRICIA; KITTEN, GREGORY; MARKOETTER, HENNING; MANKE, INGO; DA SILVA, SILVIO SILVERIO. Unveiling 3D physicochemical changes of sugarcane bagasse during sequential acid/alkali pretreatments by synchrotron phase-contrast imaging. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 114, p. 19-27, . (14/27055-2)
MUSO CACHUMBA, JORGE JAVIER; FERNANDES ANTUNES, FELIPE ANTONIO; DIAS PERES, GUILHERME FERNANDO; BRUMANO, LARISSA PEREIRA; DOS SANTOS, JULIO CESAR; DA SILVA, SILVIO SILVERIO. Current applications and different approaches for microbial L-asparaginase production. Brazilian Journal of Microbiology, v. 47, n. 1, p. 77-85, . (14/27055-2)
ANTUNES, FELIPE A. F.; THOME, LUCAS C.; SANTOS, JULIO C.; INGLE, AVINASH P.; COSTA, CASSIANO B.; DOS ANJOS, VIRGILIO; BELL, V, MARIA J.; ROSA, CARLOS A.; DA SILVA, SILVIO S.. Multi-scale study of the integrated use of the carbohydrate fractions of sugarcane bagasse for ethanol and xylitol production. RENEWABLE ENERGY, v. 163, p. 1343-1355, . (14/27055-2, 16/10636-8, 16/22086-2)
ANTUNES, F. A. F.; SANTOS, J. C.; CHANDEL, A. K.; CARRIER, D. J.; PERES, G. F. D.; MILESSI, T. S. S.; DA SILVA, S. S.. Repeated batches as a feasible industrial process for hemicellulosic ethanol production from sugarcane bagasse by using immobilized yeast cells. Cellulose, v. 26, n. 6, p. 3787-3800, . (14/27055-2)

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