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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Trajetórias tecnológicas na etapa de hidrólise enzimática para a produção de bioetanol de 2ª geração
Title Alternative: Technological trajectories in enzymatic hydrolysis for 2nd generation bioethanol production
Author: Murakami, Thays Gonçalves de Lima, 1985-
Advisor: Furtado, João Eduardo de Morais Pinto
Silveira, José Maria Ferreira Jardim da, 1955-
Abstract: Resumo: A pesquisa tem por objetivo investigar as trajetórias tecnológicas que estão se formando na etapa de hidrólise enzimática para a produção de bioetanol de 2ª geração (também denominado bioetanol lignocelulósico). A escolha do bioetanol lignocelulósico como tema geral dessa tese mostra-se pertinente, haja vista que sua produção ainda se encontra em estágio inicial de desenvolvimento, criando oportunidade principalmente para países em desenvolvimento, que podem adequar suas políticas energéticas às especificidades locais (a partir da escolha de matérias-primas abundantes internamente a serem usadas como biomassa) e minimizar sua dependência de fontes fósseis. Particularmente o Brasil pode se beneficiar da produção de bioetanol lignocelulósico partindo do conhecimento e da infraestrutura já aplicados à produção de bioetanol da cana. A motivação para a seleção da etapa de hidrólise como tema específico está no fato de que esse processo ainda carrega muitas incertezas, não havendo tecnologia(s) líder(es) ou trajetória(s) dominante(s). Ao contrário, há um conjunto de rotas tecnológicas possíveis que precisam mostrar sua viabilidade técnica e econômica para se tornarem ideais. O estudo da rota enzimática, em detrimento da rota ácida, deve-se ao fato de que ela tem sido considerada pela literatura a mais promissora. Todavia, mesmo na hidrólise enzimática há enormes indefinições decorrentes da ampla diversidade de micro-organismos com potencial para degradação de material lignocelulósico que, no entanto, metabolizam as enzimas em diferentes proporções e condições ambientais. As incertezas decorrem também da ampla gama de enzimas degradadoras de matéria lignocelulósica e da ação sinérgica entre elas. Dado que cada matéria usada como biomassa possui uma composição lignocelulósica particular, a eleição do grupo de enzimas a serem usadas no processo de degradação se torna mais complexa. Com vistas a atender aos propósitos desta pesquisa ¿ de investigar as trajetórias tecnológicas em hidrólise enzimática para produção de bioetanol ¿ foi usada a base da Derwent Innovations Index durante o período de 1970 a 2014 para a seleção de patentes relacionadas ao tema. A partir da reunião das patentes de interesse, foram extraídas, sistematizadas e analisadas três categorias de informação dos documentos patentários, a saber, o(s) tipo(s) de pesquisa empreendido(s) (ou conteúdo da patente), o(s) micro-organismo(s) envolvido(s) na pesquisa e a(s) enzima(s) de interesse comercial. Com essas três categorias de informação, aplicou-se o modelo NK para detectar a presença de padrões de especialização entre `conteúdo-micro-organismo-enzima¿. Isso porque, espera-se que com o amadurecimento da rota de hidrólise enzimática, haja o afunilamento dos micro-organismos estudados, a paulatina eleição dos mais aptos à produção de bioetanol lignocelulósico e o direcionamento a determinadas enzimas, reduzindo o grau de incerteza que envolve o processo. O que se pretende com a investigação dessas três dimensões, portanto, é compreender em que direção os agentes públicos e privados estão focalizando seus esforços em termos de métodos/técnicas de pesquisa, em quais micro-organismos esses agentes têm apostado suas expectativas e em quais enzimas tem havido crescente interesse comercial. Essas dimensões, em seu conjunto, delineiam as trajetórias tecnológicas em hidrólise enzimática e dão pistas do atual estágio dessa rota de uma perspectiva setorial

Abstract: This research aims to investigate the technological trajectories in enzymatic hydrolysis process for the 2nd generation bioethanol production (also known as lignocellulosic bioethanol). The choice of the lignocellulosic bioethanol as the general topic of this work proves to be relevant, given that its production is still in early stage of development, creating opportunity especially for developing countries inasmuch as they can adjust their energetic policies to local conditions (choosing internally abundant raw materials to be used as biomass) and minimize their dependence on fossil fuels. Brazil particularly can benefit from lignocellulosic bioethanol production taking advantages from the knowledge and infrastructure already applied to the production of sugarcane bioethanol. The motivation for the study of the hydrolysis process is due to the uncertainties around it, to the extent that there is no dominant technology or trajectory. On the contrary, there are a number of possible technological routes that need to prove their technical and economic feasibility to become ideals, being the enzymatic route considered by the literature the most promising of them. Nevertheless, even in the enzymatic hydrolysis there are huge uncertainties arising from the wide range of micro-organisms with potential for the degradation of lignocellulosic matter. These microorganisms metabolize enzymes at different rates and at different environmental conditions. Uncertainties also arise from the wide range of enzymes needed to degrade the lignocellulosic matter and to the synergic action between them. Since each raw material used as biomass has a specific lignocellulosic composition, the choice of the group of enzymes to be used in the degradation process becomes more complex. In order to fulfill the purposes of this research ¿ to investigate the technological trajectories in enzymatic hydrolysis for bioethanol production ¿ we selected patents available in the Derwent Innovations Index database during the period 1970-2014. From the patent documents of interest we extracted, systematized and analyzed three categories of information, namely the type of the research (or patent content), the microorganism involved in the research and the enzyme of commercial interest. With these three categories of information, we applied the NK-model to examine the presence of specialization patterns among `type-microorganism-enzyme¿. It is expected that with the maturation of enzymatic hydrolysis route, there will be a reduction in the number of microorganisms studied, a gradual choice of the most suitable microorganisms and a focus on certain enzymes, reducing the degree of uncertainty involved in the process. The investigation of these three dimensions, therefore, is to understand in what direction the public and private actors are focusing their efforts in terms of methods/research techniques, microorganisms and enzymes. These dimensions, as a whole, outline the technological trajectories in enzymatic hydrolysis and track the current stage of this route in a sectorial perspective
Subject: Inovações tecnológicas
Bioetanol
Hidrólise
Lignocelulose
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: MURAKAMI, Thays Gonçalves de Lima. Trajetórias tecnológicas na etapa de hidrólise enzimática para a produção de bioetanol de 2ª geração. 2015. 279 . Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Economia, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/286448>. Acesso em: 27 ago. 2018.
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IE - Tese e Dissertação

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