Autor(es)

Castro, Luiz E. N. ; Barrionuevo, Manoel V. F. ; Bevilaqua, Gabriel C. ; Barroso, Tiago L. C. T. ; Ferreira, Vanessa C. ; Esperanca, Jose M. S. S. ; Rostagno, Mauricio A. ; Esteves, Isabel A. A. C. ; Forster-Carneiro, Tania

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS ENGINEERING AU; v. N/A, p. 25-pg., 2025-12-17.

Resumo

This study explores the production of adsorbents from grape pomace (Vitis vinifera L.) via subcritical water hydrolysis (SWH) and their application as sustainable materials for removing fermentation inhibitors. Grape pomace, an abundant lignocellulosic byproduct of the wine industry, underwent SWH to yield a hydrolysis residue, which was subsequently chemically and thermally modified to generate various adsorbents (C2-C4). Among these, the C4 material, activated with phosphoric acid and treated under autoclave conditions, exhibited the most favorable properties, including a high surface area (777.2 m2 g-1), microporosity, surface acidity, and negative surface charge. Batch and fixed-bed adsorption experiments confirmed C4's superior capacity to selectively adsorb inhibitory compounds such as acetic acid, 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), and furfural, while preserving fermentable sugars. The adsorption mechanisms were comprehensively analyzed using kinetic, equilibrium, and thermodynamic models. Adsorption was determined to be spontaneous and endothermic, primarily governed by physisorption, as evidenced by low activation energies and favorable thermodynamic parameters. Regeneration studies demonstrated that C4 could be effectively reused for over five cycles with minimal loss of adsorption capacity, particularly for furfural and 5-HMF, using alkaline water as the eluent. The practical utility of C4 was validated through fermentability tests, which demonstrated significantly improved performance in detoxified hydrolysates, including a 3.2-fold increase in ethanol production compared to nondetoxified samples, as well as xylitol production. Overall, this study highlights the promise of subcritical hydrochar produced from water as an affordable, effective, and eco-friendly adsorbent suitable for biorefinery processes. (AU)

• Processo FAPESP: 24/06628-6 - Produção sustentável de produtos químicos de plataforma com uma abordagem de economia circular: potencializando o papel dos subprodutos de coco (Cocos nucifera) em um contexto de biorrefinaria
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• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 18/14938-4 - Waste2energy: integração das tecnologias supercrítica e digestão anaeróbia através de um sistema automatizado para produção de precursores de biocombustíveis
• Beneficiário: Tânia Forster Carneiro
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 24/07269-0 - Casca de cacau: valorização da biomassa por pré-tratamentos e processos fermentativos emergentes
• Beneficiário: Gabriel Cicalese Bevilaqua
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 23/02064-8 - Bioprocessos sustentáveis para a valorização do bagaço de caju (Anacardium occidentale): integração do pré-tratamento hidrotérmico e processos fermentativos para produção de compostos de valor agregado em um conceito de biorrefinaria
• Beneficiário: Tiago Linhares Cruz Tabosa Barroso
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 18/14582-5 - Desenvolvimento de um sistema bidimensional de extração, separação e análise para avaliação da bioatividade de fitoquímicos
• Beneficiário: Maurício Ariel Rostagno
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 21/04096-9 - Integração dos processos extração/hidrólise em água subcrítica e purificação para a valorização de bagaço de uva em um conceito de biorrefinaria
• Beneficiário: Luiz Eduardo Nochi de Castro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado