Fracionamento de bagaço de cana-de-açúcar por processo hidrotérmico e organossolve no contexto da biorrefinaria lignocelulósica.

Abstract

Os avanços na busca por combustíveis renováveis tornaram-se essenciais devido a exaustão dos recursos de fontes não renováveis, o aumento dos preços dos combustíveis, bem como o aquecimento global. As fontes de energia renováveis servem como uma alternativa viável às fontes de energia tradicionais à base de petróleo, carvão mineral e gás natural, fornecendo energia limpa e sustentável. A produção de bioetanol de segunda geração (2G) a partir da biomassa lignocelulósica oferece uma grande solução para os desafios atuais, enquanto satisfaz o conceito de biorrefinaria. As principais tecnologias de conversão de biomassa lignocelulósica para bioetanol 2G envolvem o fracionamento do complexo lignocelulósico empregando pré-tratamentos para a remoção de hemiceluloses e lignina, visando a recuperação dos açúcares fermentescíveis contidos na celulose em uma etapa posterior de hidrólise enzimática. Neste estudo foi investigado o fracionamento em duas etapas (pré-tratamento hidrotérmico seguido de deslignificação organossolve com glicerol) do bagaço de cana. O pré-tratamento de deslignificação organossolve usando glicerol puro e residual da produção de biodiesel foi avaliado quanto à sua efetividade para a remoção de lignina visando a subsequente conversão enzimática da fração celulósica residual. As variáveis estudadas incluíram a temperatura (T), tempo (t), razão líquido-sólido (RLS) e o teor de glicerol (G), sendo que as mesmas foram otimizadas usando planejamento experimental Doehlert e 22. Os resultados mostraram que foi possível obter uma deslignificação de 64% do bagaço de cana (210,3°C, 40 min, RLS = 6,5:1 e 80% de G (v/v)) pré-tratado por autohidrólise (T = 175,8°C, t = 49 min e RLS = 5,3), uma conversão enzimática (CE) de 53,8% da fração sólida residual e uma viabilidade energética de 90% em um conceito de biorrefinaria. No entanto, sob condições ligeiramente mais brandas (196,8°C, 40 min, RLS = 6,5:1 e 80% de G), uma conversão enzimática de 55% foi alcançada, o que levou a um cálculo de viabilidade energética de 95%, apesar dessa condição ter removido menos lignina. A substituição do glicerol puro pelo glicerol impuro mostrou-se tecnicamente viável, e possibilitou que o glicerol impuro fosse diretamente usado no processo organossolve, o que diminuiu o custo operacional do pré-tratamento, sugerindo que esse processo poderia ser aplicado à uma planta de bioetanol 2G integrada. Os resultados obtidos neste trabalho proporcionam novas conclusões, direcionamentos para pesquisa e sugerem novas possíveis estratégias que poderiam ser usadas no conceito de biorrefinaria 2G.