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Avaliação da produção de etanol 2G a partir de bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado por processo oxidativo assistido por cavitação hidrodinâmica: condições de pré-tratamento e uso de sistema de hidrólise e fermentação simultâneas com colunas interligadas

Processo: 20/16638-8
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de abril de 2021
Vigência (Término): 31 de julho de 2022
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Júlio César dos Santos
Beneficiário:Maria Laura Silva Cunha
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):21/09430-4 - Avaliação de hidrólise enzimática com alto teor de sólidos de bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado por processo assistido por cavitação hidrodinâmica empregando combinação de coquetéis enzimáticos, BE.EP.IC
Assunto(s):Biotecnologia   Biorrefinarias   Bioetanol   Bioprocessos   Processos industriais   Processos oxidativos avançados   Bagaço de cana-de-açúcar
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:bagaço de cana-de-açúcar | biorrefinaria | Cavitação hidrodinâmica | Etanol de segunda geração | Biotecnologia

Resumo

No Brasil, o desenvolvimento de processo de produção de etanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar tem grande relevância. A viabilidade econômica da produção de etanol 2G, no entanto, requer o aproveitamento integral da matéria prima em um contexto de biorrefinaria, sendo que há diversos trabalhos de pesquisa direcionadas à produção deste álcool a partir da glicose presente em hidrolisados celulósicos obtidos por via enzimática. A fração hemicelulósica, no entanto, representa até um terço da massa do bagaço, podendo ser hidrolisada a pentoses, as quais podem ser convertidas a etanol por leveduras específicas. O aproveitamento dos carboidratos presentes na biomassa em bioprocessos tem sido feito empregando-se uma etapa inicial de pré-tratamento. Esta etapa corresponde a um gargalo persistente nesse processo, sendo, no entanto, necessária para aumentar a digestibilidade enzimática da celulose na etapa de hidrólise subsequente. Diversas alternativas têm sido pesquisadas e, recentemente, métodos de pré-tratamento assistidos por sistemas de cavitação hidrodinâmica (CH) foram avaliados e apresentaram resultados promissores. Com relação às etapas posteriores de hidrólise e fermentação, estas podem ser realizadas em reatores de forma separada ou de forma simultânea. Neste último caso, se há cofermentação de açúcares C5 e C6, o processo é chamado de "hidrólise e cofermentação simultâneas" (SSCF, do inglês Simultaneous Saccharification and co-Fermentation). Neste contexto, é proposto o desenvolvimento de um pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar com processos oxidativos assistidos por CH, na presença de ácidos e catalizadores de sais de ferro, além do uso do material pré-tratado para produção de etanol e em sistemas SSCF com colunas interligadas. Primeiramente, o bagaço de cana-de-açúcar será caracterizado e pré-tratado. Após essa etapa o material sólido obtido no pré-tratamento será empregado como matéria-prima nos sistemas SSCF com reatores de colunas interligados. Destes, um reator será empregado para a hidrólise enzimática das frações carboidrato do material, enquanto o outro reator de coluna irá conter células de leveduras imobilizadas em gel de alginato de cálcio. Será avaliada a produção de etanol empregando células de Scheffersomyces shehatae. Assim, o projeto contribui com abordagens inovadoras para a viabilização de bioprocessos de interesse para aproveitamento de matérias primas lignocelulósicas, resultando na geração de tecnologia nacional sustentável. (AU)

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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)
PRADO, C. A.; CUNHA, M. L. S.; TERAN-HILARES, R.; ARRUDA, G. L.; ANTUNES, F. A. F.; PEREIRA, B.; DA SILVA, S. S.; SANTOS, J. C.. Hydrodynamic Cavitation-Assisted Oxidative Pretreatment and Sequential Production of Ethanol and Xylitol as Innovative Approaches for Sugarcane Bagasse Biorefineries. BioEnergy Research, v. N/A, p. 13-pg., . (16/10636-8, 20/12059-3, 20/16638-8)
MOYA, EVA BALAGUER; SILVA CUNHA, MARIA LAURA; PRADO, CARINA ALINE; TURELLA, SIMONE; DA SILVA, SILVIO SILVERIO; ABOU-HACHEM, MAHER; DRAGONE, GIULIANO; DOS SANTOS, JULIO CESAR; MUSSATTO, SOLANGE INES. Evaluation of Enzymatic Hydrolysis of Sugarcane Bagasse Using Combination of Enzymes or Co-Substrate to Boost Lytic Polysaccharide Monooxygenases Action. CATALYSTS, v. 12, n. 10, p. 10-pg., . (16/10636-8, 20/12059-3, 20/16638-8)

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