Obtenção de açúcares fermentescíveis a partir da casca de andiroba (carapa guianensis aubl.): estudo do pré-tratamento alcalino e avaliação cinética

Abstract

Neste trabalho, as cascas das sementes de andiroba foram submetidas a pré- tratamento alcalino, visando maximizar a recuperação dos açúcares redutores, avaliando o melhor desempenho de operação através das variáveis, tempo de reação (20, 60 e 100 min), concentração de NaOH (2, 3 e 4% (m/v)) e temperatura (60, 90 e 120ºC), em concentração de sólidos fixa, de 5% (m/v). Foi utilizado o planejamento experimental de Box-Behnken (15 ensaios). A biomassa pré-tratada nos 15 experimentos, foi hidrolisada enzimaticamente, em condições idênticas, carga de sólidos (5%), carga enzimática (15 FPU/g de biomassa) e tempo de reação (48 horas). O material lignocelulósico foi caracterizado através das análises de celulose (36,96 %), hemicelulose (16,74 %), lignina (36,02 %), extrativos (7,49 %), umidade (9,21 %), e cinzas (1,53 %). A otimização foi realizada por meio da abordagem metodologia de superfície de resposta. O modelo forneceu um coeficiente de determinação (R2) de 0,96, para sacarificação e 0,97, para sólidos recuperados. As condições ótimas previstas para realizar o processo foram, tempo de reação = 100 min, concentração de NaOH = 4% (m/v), temperatura = 120ºC, que permitiram obter uma conversão em termos de açúcares redutores de 47,89 %. O material lignocelulósico pré-tratado nas melhores condições, foi avaliado morfologicamente, através das análises de Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), onde foi possível observar a maior disponibilidade da fração celulósica. Através do pré-tratamento alcalino foi possível reduzir em 34,7 % a fração de lignina, e em 23,52 % a fração de hemicelulose. A biomassa tratada nas melhores condições determinadas através da análise estatística foi hidrolisada e a cinética de sacarificação foi acompanhada. O processo foi acompanhado por um período de 96 horas, e foi possível observar que o rendimento de 54,44 % foi alcançado para um tempo de 72 horas, após esse período não houve mais aumento significativo. Os resíduos gerados na etapa de tratamento alcalino (licor negro) e hidrólise enzimática (biomassa residual), foram caracterizados através de FTIR e análise termogravimétrica, respectivamente, o que permitiu observar a presença predominante de lignina no licor negro, e de celulose na biomassa residual. Estes resultados podem ser considerados satisfatórios no contexto da biomassa florestal e pode ser elevado em uma escala futura do laboratório para a escala piloto, com estudos sobre a etapa de hidrólise enzimática.