Desenvolvimento e síntese de nanobiocatalisadores para a aplicação em pré-tratamento de biomassa lignocelulósica visando a obtenção de açúcares fermentescíveis para o uso como fonte de carbono em biorrefinarias

• Processo: 19/19695-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2020
• Vigência (Término): 28 de abril de 2022
• Área do conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Silvio Silvério da Silva
• Beneficiário: Yasmin Cristhine de Souza Melo
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 16/10636-8 - Da fábrica celular à biorrefinaria integrada Biodiesel-Bioetanol: uma abordagem sistêmica aplicada a problemas complexos em micro e macroescalas, AP.BIOEN.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/08974-0 - Aplicação de nanocatalisadores na hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica proveniente do sorgo, BE.EP.IC
• Assunto(s): Nanotecnologia Biotecnologia Biomassa lignocelulósica Nanopartículas magnéticas Bagaço de cana-de-açúcar Biorrefinarias Pré-tratamento
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bagaço de cana-de-açúcar | nanopartículas magnéticas | pré-tratamento | nanotecnologia

Resumo

Atualmente os combustíveis fósseis são os principais pilares da matriz energética mundial, fato que traz consigo duas problemáticas: a esgotabilidade de recursos frente à crescente demanda e a emissão de poluentes atmosféricos. Nesse contexto, a utilização de excedentes industriais, como a biomassa lignocelulósica, demonstra um alto potencial para, a partir da produção de biocombustíveis, se configurar como uma alternativa energética sustentável. Considerando as características da biomassa vegetal quanto aos seus constituintes de celulose, hemicelulose e lignina, bem como a suarecalcitrância, faz-se necessário métodos, como o pré-tratamento ácido e a hidrólise enzimática, para promover a despolimerização dos principais compostos carboidrato sem açúcares fermentescíveis. Nos últimos anos, novas pesquisas científicas vêm sendo conduzidas com o intuito de superar os gargalos operacionais, econômicos e ambientais enfrentados nos processos tradicionais de pré-tratamento. A utilização de nanopartículas magnéticas (NPM), nesse contexto, pode substituir processos de pré-tratamento tradicionais, proporcional a recuperação de catalisadores, como por exemplo, ácidos e enzimas, permitindo assim a redução dos impactos ambientais e custos de produção destes processos. Neste contexto, o presente trabalho objetiva a síntese de nanobiocatalisadores e sua posterior aplicação no pré-tratamento enzimático da biomassa lignocelulósica da cana de açúcar para a obtenção de açúcares fermentescíveis. Neste Projeto, será utilizado o método de precipitação química para a produção das nanopartículas magnéticas, posteriormente, estas serão ativadas comglutaraldeído e servirão de suporte para a imobilização de enzimas celulases. Após a imobilização das enzimas, os nanobiocatalisadores produzidos serão aplicados na hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica previamente pré-tratada (hidróliseácida, seguida de alcalina) proveniente do bagaço da cana de açúcar. Subsequentemente , o processo supracitado terá sua eficácia avaliada em comparação ao mesmo processo utilizando enzimas livres. A variável resposta da hidrólise enzimática será baseada na liberação de açúcares fermentáveis, os quais poderão ser analisados pela metodologia espectrofotométrica de açúcares redutores e pela análise de cromatografia líquida de alta eficiência. Com este projeto, espera-se obter resultados que fortaleçam a inovação e aumentem a eficácia dos processos biotecnológicos referentes à produção de biocombustíveis, bem como contribuir para o desenvolvimento das atuais biorrefinarias, além de promover a exploração da preeminente área da nanotecnologia e a capacitação técnico científica da aluna de iniciação científica, abrindo portanto, horizontes para novos estudos.

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)

INGLE, AVINASH P.; PHILIPPINI, RAFAEL RODRIGUES; DE SOUZA MELO, YASMIN CRISTHINE; DA SILVA, SILVIO SILVERIO. Acid-functionalized magnetic nanocatalysts mediated pretreatment of sugarcane straw: an eco-friendly and cost-effective approach. Cellulose, v. 27, n. 12, JUN 2020. (16/10636-8, 19/19695-5, 16/22086-2)

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, JUL 2021. (16/10636-8, 19/19695-5, 14/27055-2)