Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Sarita Cândida Rabelo

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Muitos pré-tratamentos não apresentam custo/benefício tecnicamente viável, contudo um exemplo promissor é a utilização do líquido iônico prótico (LIP) na dissolução da biomassa lignocelulósica que resulta em rendimentos de hidrólise enzimática superiores aos pré-tratamentos convencionais....

Resumo: Muitos pré-tratamentos não apresentam custo/benefício tecnicamente viável, contudo um exemplo promissor é a utilização do líquido iônico prótico (LIP) na dissolução da biomassa lignocelulósica que resulta em rendimentos de hidrólise enzimática superiores aos pré-tratamentos convencionais. Este trabalho foi avaliado em duas etapas, primeiro a otimização do 2HEAA (acetato de 2-hidroximonoetanolamônio) e segundo a triagem de 11 LIPs, ambas para o pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar (10% sólidos) com LIP:H2O de 5:1 (m/m). As temperaturas determinadas para o pré-tratamento foram utilizadas com base nas análises termogravimétricas dos LIPs e o tempo foi variado para avaliar a eficiência do processo. A eficiência do pré-tratamento foi confirmada por hidrólise enzimática com 10% sólidos (m/m). O 2HEAA foi o mais eficiente para o pré-tratamento do bagaço (150°C, 2 h), cuja hidrólise enzimática resultou em conversão de celulose de 77,4% e hemiceluloses de 69,0%. A celulose não apresentou solubilização e a lignina e as hemiceluloses são parcialmente solubilizadas para o licor. Com o intuito de aumentar a conversão para xiloses foi utilizada uma combinação de coquetel enzimático (Cellic Htec2 e Cellic Ctec2 ¿ Novozymes), logo a conversão aumentou para 80,6% e 77,4% de celulose e hemiceluloses, respectivamente. Em uma segunda etapa foi avaliada a triagem de 11 LIPs que foram baseados em dois grupos de ânion ¿ sulfato e acetato: O grupo do ânion acetato apresentou bons rendimentos em pré-tratamento, o M-2HEAA (Acetato de N-metil-2-hidroxietilamônio) em um pré-tratamento a 160°C por 3 h apresentou o melhor rendimento global de glicose do grupo, com 72,0%, sendo considerado promissor para estudos futuros. Este trabalho credibilizou os pré-tratamento com LIPs como uma alternativa futura para ser economicamente favorável à produção de etanol de segunda geração (2G)

Abstract: Several pretreatments do not present a feasible cost/benefit relationship, however, a promising solution is the use of protic ionic liquids (PIL) in the pretreatment of lignocellulosic biomass which leads to higher enzymatic hydrolysis yields compared to conventional pretreatments. This...

Abstract: Several pretreatments do not present a feasible cost/benefit relationship, however, a promising solution is the use of protic ionic liquids (PIL) in the pretreatment of lignocellulosic biomass which leads to higher enzymatic hydrolysis yields compared to conventional pretreatments. This work was performed in two steps, first, the optimization of 2HEAA biomass pretreatment (2-hydroxy ethylammonium acetate), and second, the screening of 11 PILs, both using sugarcane bagasse pretreatment (10% of solids loading) with PIL:H2O ratio of 5:1 (w/w). The working pretreatment temperatures were chosen considering the thermogravimetric analysis of PILs and the batch time was varied to evaluate the process efficiency. Pretreatment efficiency was confirmed by enzymatic hydrolysis with 10% solids loading (w/w). The PIL 2HEAA was the most efficient in sugarcane bagasse pretreatment (150°C, 2 h), whose enzymatic hydrolysis led to 77.4% of cellulose conversion and 69.0% of hemicelluloses. There was no cellulose solubilization, whereas there was partial lignin and hemicelluloses solubilization. In order to increase xylan conversion, a combination of enzymatic cocktails (Cellic Htec 2 and Cellic Ctec 2 ¿ Novozymes) was employed; the conversion was increased to 80.6% and 77.4% of cellulose and hemicelluloses respectively. The screening of 11 PIL¿s was done by splitting the PIL in 2 groups based on the anion ¿ sulfate and acetate: The acetate-anion group, presented the highest yields in the pre-treatments, the M-2HEAA (2-hydroxy-N-methylethanaminium acetate) in a pretreatment of 160 °C for 3 h showed the highest glucose yield of the group, with 72.0%, being considered the most promising for further optimization studies. This work has shown that pretreatments with PILs can be an alternative to a more economically feasible 2G ethanol production

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