Pré-tratamento e hidrólise enzimática simultâneos do bagaço de cana-de-açúcar em reator de cavitação hidrodinâmica na presença de surfactantes visando à produção de etanol de segunda geração

• Processo: 25/15603-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Júlio César dos Santos
• Beneficiário: Murilo Henrique Zampaulo
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 23/09789-8 - Descarbonização dos transportes para o benefício da sociedade: potencializando a sustentabilidade com a integração de rotas bioquímicas e térmicas na utilização integral da biomassa, AP.TEM
• Assunto(s): Bagaço de cana-de-açúcar Biorrefinarias Etanol
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bagaço de cana-de-açúcar | biorrefinaria | Cavitação hidrodinâmica | Etanol | aproveitamento de biomassa

Resumo

O uso extensivo de fontes de carbono e energia não renováveis tem ocasionado diversos problemas ambientais, como as mudanças climáticas devidas ao aumento na temperatura média do planeta, as quais têm sido associadas principalmente ao acúmulo de gases do efeito estufa na atmosfera em função da emissão de dióxido de carbono oriundo da queima de combustíveis fósseis. Assim, esforços de pesquisa científica e tecnológica têm sido direcionados ao desenvolvimento de biocombustíveis e outros produtos compatíveis com o meio ambiente e com uma economia sustentável, com soluções baseadas em fontes renováveis. Entre as alternativas, destaca-se o etanol de segunda geração, cuja produção no Brasil pode ser favorecida pela abundância de resíduos e subprodutos agroindustriais, como o bagaço de cana-de-açúcar. Para viabilizar o aproveitamento dos carboidratos presentes nesse material, no entanto, é essencial a realização de um pré-tratamento, o qual melhora a acessibilidade da celulose à ação enzimática na etapa de hidrólise subsequente. Entretanto, mesmo após muitos avanços realizados nas últimas décadas, essa etapa ainda representa um desafio técnico e econômico para o processo. A cavitação hidrodinâmica é uma abordagem promissora para o pré-tratamento de materiais lignocelulósicos, modificando a composição e estrutura do material em processos com baixo consumo de reagentes químicos e curto tempo de processamento. Após essa etapa, o material é submetido à hidrólise enzimática, gerando um caldo rico em açúcares fermentescíveis, que podem ser convertidos em etanol por processos fermentativos. Uma estratégia para otimizar os custos em biorrefinarias é a integração de processos simultâneos, reduzindo o tempo total de operação. Apesar dos avanços na combinação de etapas biológicas, os estudos sobre a realização conjunta do pré-tratamento e da hidrólise enzimática são escassos. Nesse contexto, este projeto propõe a avaliação de um sistema que integra o pré-tratamento e a hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar em um único processo assistido por cavitação hidrodinâmica, utilizando surfactantes para redução de problemas de adsorção improdutiva das enzimas na lignina presente no material. Inicialmente, o processo será avaliado em bateladas simples, empregando-se diferentes concentrações de surfactantes não iônicos. Em seguida, o sistema será operado em bateladas alimentadas, com adição de bagaço de cana-de-açúcar em diferentes tempos de processo. Os açúcares fermentáveis gerados serão empregados para a produção de etanol pela levedura Scheffersomyces shehatae. A implementação desse estudo poderá contribuir com alternativas inovadoras para biorrefinarias de biomassa lignocelulósica, contribuindo com o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis no Brasil. (AU)