Applying biorefinery concepts for sugarcane straw upcycling using alkaline and enzymatic treatments to produce value-added compounds and bioenergy

Autor(es)

Tramontina, Robson ; Scopel, Eupidio ; Brenelli, Livia ; Nogueira, Guilherme P. ; Franco, Telma T. ; Rezende, Camila A. ; Goldbeck, Rosana ; Squina, Fabio M.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: BIOMASS & BIOENERGY; v. 178, p. 9-pg., 2023-10-12.

Resumo

The objective of this study was to develop a sugarcane straw biorefinery that targets the valorization of glucan, hemicellulose, and lignin streams generated through sequential and integrated treatments. Complementary biocatalytic strategies include ferulic acid isolation and biotransformation into high-value compounds, such as coniferol (a molecule with broad application in chemical synthesis) using a genetically engineered Escherichia coli strain (BL21-pROB) and xylooligosaccharides (XOS) using a feruloyl esterase and xylanase chimeric enzyme (XynZ). This biorefinery scheme also considers lignin recovery for solid biofuel and lignin nanoparticle synthesis. The evaluation of integration scenarios showed that a mild-alkaline pretreatment followed by enzymatic hy-drolysis with XynZ and subsequent biotransformation with BL21-pROB strain, saccharification, and fermentation steps allowed up to 85% (w/w) of sugarcane straw plant cell wall component conversion into coniferol, XOS, fermentable sugars, bioethanol, lignin nanoparticles, and solid biofuel. (AU)

• Processo FAPESP: 19/19360-3 - Hidrogéis nanocompósitos inspirados na parede celular vegetal para aplicações biomédicas
• Beneficiário: Eupídio Scopel
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 17/15477-8 - Desenvolvimento de um processo de pré-tratamento de baixa severidade para produção de oligossacarídeos de palha de cana-de-açúcar
• Beneficiário: Lívia Beatriz Brenelli de Paiva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 15/50612-8 - An integrated approach to explore a novel paradigm for biofuel production from lignocellulosic feedstocks
• Beneficiário: Telma Teixeira Franco
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 20/05784-3 - EMU concedido no processo 15/50590-4: sistema cromatográfico e detectores para análise de açúcares e monolignois de lignocelulose
• Beneficiário: Fábio Márcio Squina
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 18/23769-1 - Obtenção e aplicações de nanoestruturas provenientes de biomassa vegetal
• Beneficiário: Camila Alves de Rezende
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 22/08958-8 - Desenvolvimento de microrganismos e enzimas termofílicas envolvidas na degradação e reaproveitamento de plásticos fósseis
• Beneficiário: Fábio Márcio Squina
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 21/04254-3 - Desenvolvimento de conceitos de biorrefinaria via conversão de ácido cumarico em compostos de alto valor
• Beneficiário: Robson Tramontina
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 15/50590-4 - Valorização da lignina em plantas de etanol celulósico: a conversão biocatalítica via ácido ferúlico a produtos químicos de alto valor
• Beneficiário: Fábio Márcio Squina
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático