Otimização do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar por complexo enzimático extraído do fungo Aspergillus niger visando à produção biológica de hidrogênio (2018)
- Authors:
- USP affiliated author: STANCARI, RAFAELA ARANTES - EESC
- School: EESC
- Subjects: RESÍDUOS SÓLIDOS; TRATAMENTO BIOLÓGICO DE ÁGUA
- Keywords: Bioengenharia de produção de hidrogênio; Bioengineering of hydrogen production; Biological pre-treatment; Energy recovery; Lignocellulosic solid residue; Pré-tratamento biológico; Recuperação energética; Resíduo sólido lignocelulósico
- Language: Português
- Abstract: O bagaço de cana-de-açúcar (BCA) consiste em um dos subprodutos da usina sucroalcooleira que no estado de São Paulo, atualmente, soma valor significativo no final de sua linha de produção. A utilização deste resíduo lignocelulósico para a produção de biocombustíveis como o hidrogênio tem sido alternativa de reaproveitamento em relação àquela parcela incorporada em outras atividades como a queima em caldeiras ou o simples descarte. Tais resíduos possuem grande resistência na sua constituição estrutural necessitando passar por pré-tratamento que permita o acesso das enzimas hidrolíticas durante a atividade fermentativa empregada na produção biológica de hidrogênio. Diante disto, o objetivo deste estudo foi realizar o pré-tratamento biológico do BCA aplicando o complexo celulolítico produzido por fungo Aspergillus niger para posterior uso em reator em batelada visando favorecer a produção de hidrogênio por processo fermentativo. Para tanto, foram realizadas duas Fases de Trabalho. A Fase 1 visou o desenvolvimento da metodologia de extração de caldo enzimático e englobou testes para confirmação da viabilidade de aplicação do A. niger na ciclagem dos substratos de interesse neste trabalho, celulose e BCA; a comprovação da real necessidade de extração do complexo enzimático e a obtenção da condição máxima de extração do mesmo. A Fase 2 do trabalho visou maximizar o pré-tratamento biológico com o caldo enzimático extraído. Para tal realizou-se dois principais testes de produção de hidrogênio, ambos aplicando Clostridium butirycum como inóculo fermentativo, se diferenciando pelo substrato: BCA estéril com diferentes concentrações do extrato enzimático expressa em filter paper unit - FPU (120, 240 e 360 FPU/mL) em diferentes tempos de contato enzima-substrato (96, 120 e 144 h); e BCA não estéril com 120 FPU, em três tempos de contato enzima-substrato(96, 120 e 144 h). Sob tais condições, obteve-se redução no tempo de obtenção do hidrogênio. Para a celulose pré-tratada biologicamente obteve-se menor tempo (5 vezes) de obtenção em relação ao substrato bruto. Por sua vez, observou-se a redução do tempo para obtenção de H2 em 100 vezes quando aplicado complexo enzimático no BCA sem pré-tratamento hidrotérmico, em comparação com os ensaios em que este pré-tratamento adicional foi aplicado. Desta última observação concluiu-se que a retirada do processo de esterilização do substrato previamente à produção biológica de hidrogênio foi melhor em termos produtivos, o que torna o processo de tratamento mais viável em termos de aplicação industrial. Os procedimentos de otimização da obtenção do caldo enzimático proporcionaram caldo enzimático com 24 FPU/mL de atividade enzimática. A partir da otimização do pré-tratamento biológico da aplicação do caldo enzimático obteve-se produção e velocidade máxima de produção de H2 de 7,06¦0,02 mmol/L e 0,35¦0,04 mmol/L.h, após 144 h de contato enzima-substrato e 120 FPU de atividade enzimático. Conclui-se, portanto, que a metodologia de extração de caldo enzimático a partir de A. niger foi viável e favorável a maximização da produção de hidrogênio com relação à aplicação de substrato bruto
- Imprenta:
- Place of publication: São Carlos
- Date published: 2018
-
ABNT
STANCARI, Rafaela Arantes. Otimização do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar por complexo enzimático extraído do fungo Aspergillus niger visando à produção biológica de hidrogênio. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2018. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/0564dac0-d5f6-4c9b-afe1-ddd0304d5183/Stancari_Rafaela_tcc.pdf. Acesso em: 16 maio 2024. -
APA
Stancari, R. A. (2018). Otimização do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar por complexo enzimático extraído do fungo Aspergillus niger visando à produção biológica de hidrogênio (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/0564dac0-d5f6-4c9b-afe1-ddd0304d5183/Stancari_Rafaela_tcc.pdf -
NLM
Stancari RA. Otimização do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar por complexo enzimático extraído do fungo Aspergillus niger visando à produção biológica de hidrogênio [Internet]. 2018 ;[citado 2024 maio 16 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/0564dac0-d5f6-4c9b-afe1-ddd0304d5183/Stancari_Rafaela_tcc.pdf -
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Stancari RA. Otimização do pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar por complexo enzimático extraído do fungo Aspergillus niger visando à produção biológica de hidrogênio [Internet]. 2018 ;[citado 2024 maio 16 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/0564dac0-d5f6-4c9b-afe1-ddd0304d5183/Stancari_Rafaela_tcc.pdf
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