Processos de hidrólise aplicados em biomassas dististas: cascas de arroz e microalgas para obtenção de açucares redutores.

Abstract

A atual dependência energética mundial de combustíveis fósseis e as preocupações com as alterações climáticas, provocadas pelo uso descontrolado destes combustíveis, têm instigado estudos direcionados para a produção de biocombustíveis. De todas as matérias-primas que se tem conhecimento atualmente, resíduos lignocelulósicos tem chamado atenção nas últimas décadas. Dentre estes, resíduos da orizicultura detacam-se por não terem alto valor agregado e necessitarem de descartes corretos. No contexto atual, as microalgas surgem como uma promissora biomassa sustentável, principalmente pela possibilidade de cultivo em terras que não consideradas aráveis e por utilizarem praticamente quaisquer tipos de águas para sua produção. Porém, estudos relatados para a produção de biocombustíveis destas biomassas, são direcionados exclusivamente para um tipo de material, neste caso, lignocelulósico ou de microalgas. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um único processo que possa atender a produção de bioetanol a partir de biomassas distintas, casca de arroz e microalgas, onde as espécies estudadas foram Scenedesmus oblíquos e Desmodesmus sp. Uma avaliação de processos de hidrólise química e físico-química foi proposta na biomassa de casca de arroz, material mais resiliente a quebra, para então uma futura aplicação das melhores condições avaliadas nas microalgas, sendo a variável resposta desta avaliação a concentração de açúcar redutor, determinada através do método do reagente 3,5 DNS. Dos métodos de hidrólise estudados para a ruptura da parede celular promovendo a extração de açúcares que tenham potencial para conversão em biocombustíveis, o físico-químico foi o que promoveu a melhor relação de rendimento para a extração nos dois tipos de biomassas secas estudadas (casca de arroz e microalgas), sendo o reagente de hidrólise o ácido sulfúrico a 2 mol/L, pressão de 117,68 kPa, 30 min e carga de biomassa de 40 g/L. A qual promoveu um rendimento na conversão de açúcar redutor nas microalgas Scendesmus oblíquos e Desmodesmus sp. e na casca arroz, de 89,4%, 54,7% e 24,5%, respectivamente. Estes resultados indicaram que tecnologias que atendam a extração de açúcares redutores em biomassas distintas, são viáveis, desde que estudos nas biomassas demonstrem similaridade em suas estruturas da parede celular. Determinar o perfil de açúcares formados em ambas biomassas, é uma etapa sugerida a trabalhos futuros, já que através disto será possível avaliar os microorganismos específicos para o máximo de conversão em etanos, dos açúcares formados.

The current global dependence on fossil fuels and concerns about climate change brought about by the uncontrolled use of these fuels has instigated studies aimed at the biofuels production. Among these, residues of rice cultivation call attention because do not have high added value and, they need correct discards. In the current context, microalgae appear as a promising sustainable biomass, mainly due to the possibility of cultivation on land that is not considered arable and for practicing virtually any type of water for its production. However, studies reported for the biofuels production from these biomasses are exclusively directed to a type of material, in this case, lignocellulosic or microalgae. This study aims to develop a single process that can meet the production of bioethanol from different biomass, rice husk and microalgae, where the species studied were Scenedesmus obliquos and Desmodesmus sp. An optimization of chemical and physical-chemical hydrolysis processes was proposed in rice husk biomass, more resilient material to break, and then a future application of best optimized conditions in microalgae, being a variable response of the optimization to a reducing sugar concentration, through the reagent 3.5 DNS method. Of the hydrolysis methods studied for breaking the cell wall by promoting the sugars extraction which have potential for conversion to biofuels, physicochemical it promoted the best performance ratio for the extraction in the two types studied dry biomass (rice husk and microalgae). Hydrolysis reagent being 2 mol/L sulfuric acid, pressure of 117.68 kPa, 30 min and biomass loading of 40 g/L. Which promoted a yield in the conversion of reducing sugar in the microalgae Scendesmus oblíquos and Desmodesmus sp. and rice husk, of 89.4%, 54.7% and 24.5%, respectively. These results indicate that technologies that satisfy the reducing sugars extraction in distinct biomasses are feasible, since studies in the biomasses show similarity in their cellular wall structure. To determine the profile of the sugars formed in both biomasses, it is a suggested step for future work, since it would be possible to evaluate the specific microorganisms for the maximum conversion, from the sugars formed to ethanol.