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

• Processo: 18/25925-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2020
• Área de 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: butanol | fermentação | Hidrolisado hemicelulósico | imobilização celular | melaço | Fermentação

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.

Publicações científicas

(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)

CHACON, SURANNY JIMENEZ; MATIAS, GABRIELA; EZEJI, THADDEUS CHUKWUEMEKA; MACIEL FILHO, RUBENS; MARIANO, ADRIANO PINTO. Three-stage repeated-batch immobilized cell fermentation to produce butanol from non-detoxified sugarcane bagasse hemicellulose hydrolysates. Bioresource Technology, v. 321, FEB 2021. (15/20630-4, 18/25925-0, 18/23983-3)

CHACON, SURANNY JIMENEZ; MATIAS, GABRIELA; DOS SANTOS VIEIRA, CARLA FERREIRA; EZEJI, THADDEUS CHUKWUEMEKA; MACIEL FILHO, RUBENS; MARIANO, ADRIANO PINTO. Enabling butanol production from crude sugarcane bagasse hemicellulose hydrolysate by batch-feeding it into molasses fermentation. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 155, p. 6-pg., 2020-11-01. (18/25925-0, 15/20630-4, 18/23983-3)