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

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.