Biomassa lignocelulósica da gramínea forrageira Panicum maximum Jacq produzida em condições simuladas de clima futuro: potencial fonte de açúcares fermentescíveis para bioenergia

Autor(es)

Emanuelle Neiverth de Freitas

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Ribeirão Preto.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (PCARP/BC)
• Data de defesa: 2021-12-10

Membros da banca

Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli; Fausto Bruno dos Reis Almeida; Valdeir Arantes; Eduardo de Aquino Ximenes

• Orientador: Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli

Resumo

A biomassa produzida por gramíneas de crescimento rápido como o gênero Panicum representa uma fonte em potencial para produção de energia renovável em biorrefinarias. Diante do cenário de mudanças climáticas, esse trabalho teve como objetivo estudar o impacto de condições simuladas de clima futuro no potencial bioenergético da forrageira Panicum maximum. Para isso, foi utilizado um sistema de campo (Trop-T-FACE) que combina aumento controlado de temperatura e enriquecimento de dióxido de carbono a fim de investigar o efeito isolado e combinado da concentração elevada de CO2 atmosférico (eC) (600 µmol.mol-1) e da temperatura elevada (eT) em 2°C a mais que a temperatura ambiente. Tais efeitos foram observados sobre a estrutura, composição química e acessibilidade às enzimas, assim como sobre a performance hidrolítica da forrageira através da aplicação de diferentes metodologias de pré-tratamento e da otimização da hidrólise enzimática. Nosso trabalho mostra que modificações na composição química da parede celular podem ter um importante papel nos processos de aclimatação de P. maximum a estresses abióticos, sendo que os tratamentos de elevada de temperatura resultaram no aumento do conteúdo de celulose, da razão Xilose: Arabinose, Siringil: Guaiacil, e da acessibilidade à celulose por enzimas hidrolíticas. Além disso levaram a redução da cristalinidade da celulose. Esses fatores podem ter resultado no aumento do rendimento de hidrólise enzimática encontrado nesse estudo para a biomassa de P. maximum não pré-tratada e crescida sob elevada temperatura. Além disso, o pré-tratamento se mostrou um processo que possui grande influência sobre os efeitos das mudanças climáticas na hidrólise da forrageira. Através da otimização e aplicação de um pré-tratamento utilizando lacase bruta de Lentinus sajor-caju, foi possível aumentar significativamente o rendimento de hidrólise, e não foram encontradas diferenças entre as condições climáticas estudadas. Os pré-tratamentos organosolv e hidrotérmico (Água Quente Líquida) também resultaram no aumento expressivo da conversão de glucano. Entretanto, os resultados relacionados às condições climáticas foram diferentes entre os pré-tratamentos. Para o organosolv os grupos cultivados no tratamento isolado de elevado CO2 (eC) exibiram maior conversão de glucano em todas as condições testadas, enquanto para o hidrotérmico esse aumento foi encontrado apenas em concentrações elevadas de sólido durante a hidrólise. Nossos resultados sugerem que as diferenças de performance hidrolítica encontradas entre as biomassas crescidas em diferentes condições climáticas, assim como a intensidade das mesmas é dependente do pré-tratamento aplicado. Além disso, observamos que o tratamento de elevada temperatura tem efeito dominante sob o elevado CO2, uma vez que o tratamento combinado (eT+eC) tiveram comportamentos semelhantes aos de elevada temperatura (eT). Por fim, esse trabalho mostra que as futuras mudanças climáticas podem influenciar na estrutura e composição da parede celular, assim como na performance hidrolítica da gramínea forrageira P. maximum, principalmente com relação a biomassa não pré-tratada, além de permitir compreender as adaptações biológicas e auxiliar na tomada de decisão de seleção de gramíneas para aplicação em biorrefinarias. (AU)

• Processo FAPESP: 17/23989-9 - Biomassa lignocelulósica da gramínea forrageira Panicum maximum Jacq. produzida em condições simuladas de clima futuro: potencial fonte de açúcares fermentescíveis para bioenergia
• Beneficiário: Emanuelle Neiverth de Freitas
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado