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Produção de n-butanol a partir da fermentação de hidrolisado hemicelulósico do bagaço da cana-de-açúcar com imobilização celular

Processo: 18/25925-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de março de 2019
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Adriano Pinto Mariano
Beneficiário:Gabriela Matias
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:15/20630-4 - Desenvolvimento integrado de biorrefinaria e planta de bioetanol de cana-de-açúcar com emissão zero de CO2: rotas para converter recursos renováveis em bioprodutos e bioeletricidade, AP.TEM
Assunto(s):Processos industriais   Fermentação   Butanóis   Hidrolisado hemicelulósico   Melaço   Bagaço de cana-de-açúcar   Imobilização

Resumo

A produção por fermentação do butanol é limitada pela baixa competitividade econômica associada a elevados preços de matérias primas, ineficiência energética, baixos rendimento e produtividade, entre outras limitações. Quanto à matéria-prima, o uso de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar (açúcares C5, principalmente xilose) e melaço são opções de baixo custo e não há competição por matérias primas com a produção de etanol de segunda geração, porque os açúcares C5 não são fermentados pelo microrganismo Saccharomyces cerevisiae. Uma opção que está sendo estudada para este problema, é a conversão do hidrolisado hemicelulósico em butanol pela fermentação ABE(acetona/butanol/etanol). No entanto, esta alternativa também tem seus próprios desafios. O hidrolisado hemicelulósico é diluído (~20 gL-1xilose) e contém inibidores microbianos gerados no pré tratamento, assim impedindo a conversão eficiente da xilose. As bactérias do gênero Clostridium tem a capacidade de metabolizar naturalmente as pentoses presentes e tornar a fermentação ABE mais viável em termos de produtividade. Por conseguinte, o objetivo principal deste projeto de iniciação científica é aumentar a eficiência de conversão do hidrolisado hemicelulósico (não detoxificado) do bagaço em n-butanol. Para o cumprimento desse propósito será desenvolvida uma estratégia de fermentação que combinará três elementos: mistura nohidrolisado hemicelulósico com melaço, imobilização celular passiva no próprio bagaço de cana e operação em batelada alimentada-repetida. Assim, os baixos rendimento e produtividade poderão ser solucionados avaliando a conversão do hidrolisado hemicelulósico em butanol e aplicando técnicas de imobilização celular que promovam a alta concentração celular.