Potential of a new seed propagated elephant grass cultivar for lignocellulosic bioethanol production via alkaline pretreatment (2020)
- Authors:
- Autor USP: CAMELO, ALESSANDRA - IEE
- Unidade: IEE
- Subjects: BIOMASSA; BIOCOMBUSTÍVEIS; FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA; CELULOSE
- Language: Inglês
- Abstract: O novo capim elefante PCEA (P. purpureum x P. purpureum) foi desenvolvido para atender às condições de clima tropical do Brasil, sendo o primeiro genótipo propagado por semente no mundo a ser lançado pela Embrapa Gado de Leite (CNPGL). No Brasil, o avanço do bioetanol lignocelulósico enfrenta inúmeros desafios, incluindo pré-tratamentos eficientes designados para cada matéria-prima. Neste contexto, o efeito do pré-tratamento alcalino foi avaliado para biomassa de PCEA a fim de inferir sobre o seu potencial para bioetanol lignocelulósico. O delineamento experimental analisou três fatores: NaOH %w/v variando de 1,0 a 3,0 em 0,5 %w/v, Temperatura (T) de 80 a 120 variando em 20 °C e Tempo de Reação (RT) de 15 a 35 min variando em 5 min cada. O efeito dos fatores foi avaliado para resposta de recuperação da biomassa, rendimentos de celulose e hemicelulose, além da remoção da lignina. A biomassa não tratada e as 17 amostras geradas a partir dos ensaios foram secas e caracterizadas quanto à sua composição de acordo com protocolos NREL. A biomassa não tratada de PCEA apresentou 31,79±1,55 %wt. de celulose, 15,51±0,70 %wt. de hemicelulose e 18,23±0,45 %wt. de lignina. O teor de cinzas observado foi de 3,94 %wt. (±0,07) deve ser considerado para as culturas bioenergéticas, uma vez que é desejavel em menor quantidade possível para usos energéticos. Além disso, o teor de 20,54±0,11 %wt. de extrativos no PCEA indica um potencial adicional de geração de biocombustíveis através de rotastermoquímicas. Após o pré-tratamento alcalino, o maior rendimento de celulose de 58,59 %wt. foi alcançado no ensaio 14 a 100 ºC, 25 min de RT e NaOH 3% (p/v). Ao contrário das expectativas iniciais, apenas a concentração alcalina diferiu estatisticamente na ANOVA nível de confiança de 95% para o modelo quadrático completo com um coeficiente de determinação (R2) de 0,78. Em contraste, a hemicelulose como resposta para o modelo linear com interações foi significativa ao nível de confiança de 95% (p-valor 0,022), o que sugere que a interação dos três fatores teve efeito sobre o rendimento da hemicelulose. O maior rendimento de hemicelulose de 25,52%wt. foi alcançado no ensaio 9 a 80 ºC, 25 min de RT e 2%w/v de concentração de NaOH. Somente o álcali teve um p-valor de 0,000 (ANOVA a 95% de confiança), o que sugere um efeito deste fator na recuperação da biomassa. O mesmo não ocorreu com os modelos quadrático e linear com interações que apresentaram p-valores de 0,231 e 0,353, respectivamente. O coeficiente de determinação (R2) para o modelo quadrático completo foi de 0,92 e a maior recuperação de 67,92 %wt. foi obtida a 1,0 %w/v NaOH, T of 100 °C e TR of 25 min (ensaio 13). Com isso, a melhor resposta do design considerando a eficiência quanto à máxima remoção de lignina sem degradar a celulose foi observada a 100 ºC, 25 RT e 3 %w/v NaOH com 99,03 %wt. de recuperação da celulose e 73,76 %wt. de remoção da lignina. Estes resultados sugerem um potencial animador do novo PCEA paraa produção de bioetanol lignocelulósico através de pré-tratamento alcalino a ser explorado pelo sector agroenergético brasileiro. No entanto, estudos futuros de hidrólise enzimática se fazem necessários, a fim de confirmar o elevado rendimento de açúcares fermentáveis e, consequentemente, de bioetanol
- Imprenta:
- Data da defesa: 05.06.2020
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ABNT
CAMELO, Alessandra. Potential of a new seed propagated elephant grass cultivar for lignocellulosic bioethanol production via alkaline pretreatment. 2020. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106133/tde-21082020-122129/. Acesso em: 29 maio 2024. -
APA
Camelo, A. (2020). Potential of a new seed propagated elephant grass cultivar for lignocellulosic bioethanol production via alkaline pretreatment (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106133/tde-21082020-122129/ -
NLM
Camelo A. Potential of a new seed propagated elephant grass cultivar for lignocellulosic bioethanol production via alkaline pretreatment [Internet]. 2020 ;[citado 2024 maio 29 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106133/tde-21082020-122129/ -
Vancouver
Camelo A. Potential of a new seed propagated elephant grass cultivar for lignocellulosic bioethanol production via alkaline pretreatment [Internet]. 2020 ;[citado 2024 maio 29 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106133/tde-21082020-122129/ - Bioenergy potential of the new elephant grass genotype PCEA stem grown under sustainable traits
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