Sistema líquido de duas fases aplicado a hidrólise enzimática extrativa de biomassa

• Processo: 16/04749-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2020
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Aline Carvalho da Costa
• Beneficiário: Bianca Consorti Bussamra
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 16/21951-1 - Desenvolvimento de sistemas aquosos de duas fases para separar açúcares e enzimas., BE.EP.DR
• Assunto(s): Hidrólise enzimática Bagaço de cana-de-açúcar
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Enzymatic hydrolysis | extractive biocatalysis | Product inhibition | Sugarcane bagasse | two-liquid phase system | Hidrólise enzimática

Resumo

Os açúcares derivados de materiais lignocelulósicos são as principais matérias-primas no desenvolvimento de bioprocessos para a produção de combustíveis e químicos renováveis. Embora altos rendimentos de conversão da biomassa possam ser atingidos através da hidrólise enzimática, esse processo apresenta limitações que impedem a sua implementação em escala comercial. Alto teor de sólidos na hidrólise (15-20% de sólidos insolúveis em água) é desejável, uma vez que isto resultará em hidrolisados mais concentrados em açúcares redutores totais e concomitante redução do uso da água. Entretanto, as enzimas são afetadas pelos produtos da reação (celobiose e glicose) e por obstáculos de transferência de massa, conduzindo à adsorção ineficiente. Neste projeto, propõe-se estudar e desenvolver um novo processo para a hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar através de um sistema líquido de duas fases. Este sistema será aplicado como uma estratégia de extração in situ, visando remover os produtos de reação e minimizar a inibição das enzimas. Assim, esta nova abordagem baseia-se na extração dos açúcares da fase reacional de sacarificação por meio da técnica de partição em duas fases aquosas, conceito este denominado hidrólise extrativa, mantendo o complexo enzimático em sua máxima velocidade de conversão. Vários constituintes dos sistemas líquido-líquido serão estudados e testados em experimentos "highthroughput". A seleção destes constituintes será feita com base nos coeficientes de partição dos componentes (Kp e Ke), estabilidade das enzimas, entre outros. O complexo enzimático utilizado será o Celluclast. A biomassa testada será o bagaço pré-tratado hidrotermicamente e deslignificado por organossolve. Dois modelos do processo estão sendo propostos: 1) hidrólise em um único passo (todas as enzimas presentes no sistema reacional) seguido por formação de ATPS para o enriquecimento em açúcares da fase extrativa e 2) hidrólise em dois passos (complexo enzimático Celluclast no primeiro passo e fração enriquecida em beta-glicosidase no segundo passo), com formação de ATPS apenas no último passo. Através destes estudos, esperamos definir um processo de hidrólise enzimática extrativa utilizando a técnica de ATPS e testar este novo conceito de processo para reações com alto teor de sólidos (10% < X < 25%).

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

BUSSAMRA, Bianca Consorti. Aqueous two-phase systems applied to the enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse: screening methodology, thermodynamic modelling and process design. 2021. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química Campinas, SP.