Avaliação dos efeitos do Pré-tratamento por Oxidação Alcalina Sobre Biomassa do Caroço de Açaí

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Produtos Naturais

Autores

Pereira, J.N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARA) ; Corumbá, L.G. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARA) ; Alves, D.S.V. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARA) ; Mescouto, C.S.T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARA) ; Santana, E.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARA) ; Pinheiro, R.O. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARA)

Resumo

Neste trabalho, foi feita a caracterização química do caroço de açaí “in natura”, seu pré-tratamento por oxidação alcalina e a caracterização da biomassa pré-tratata. Os experimentos de pré-tratamento foram conduzidos mediante tecnica de planejamento fatorial e análise de variância dos resultados com objetivo de avaliar os efeitos produzidos pelas variáveis de entrada, Temperatura e concentração, sobre as respostas teores de lignina, hemicelulóse e celulose. Além de propor modelos otimizados para o pré-tratamento em função das variáveis significativas para cada resposta.

Palavras chaves

Bioetanol; Biomassa; Caroço de açaí

Introdução

A biomassa tem sido considerada uma relevante opção à substituição dos combustíveis fósseis. Biomassas são resíduos orgânicos provenientes principalmente da agricultura, pecuária e pesca (OLIVEIRA, 2014). A lignocelulose é um conjunto de macromoléculas orgânicas, presente em célula vegetal, fazendo parte de sua estrutura de resistência. Segundo Yang et al (2007) os principais componentes da biomassa são: hemicelulose, celulose e lignina. Este complexo apresenta resistência a hidrolise, o que causa dificuldade na sua utilização como matéria-prima para a produção de bioetanol, sendo consequência da presença da lignina e as moléculas cristalizadas de celulose, pois ambas apresentam resistência a degradação. Assim torna-se necessário pré-tratamentos, para que a celulose se torne acessível (GONSALVES, 2009; OLIIVEIRA, 2014). Na região norte, um dos resíduos lignocelulósicos mais abundantemente produzido é o caroço de açaí, resultado do despolpamento do fruto. O estado do Pará é o principal produtor de açaí, responsável por cerca de 61,2 % da produção nacional (IBGE, 2016). A maior parte do beneficiamento do fruto ocorre na região metropolitana de Belém, que possui aproximadamente dez mil pontos de venda e que produzem diariamente cerca de 1,6 a 2 toneladas de resíduos (SEMEDE, 2017). Considerando o potencial para a produção do etanol de segunda geração da biomassa, a utilização do caroço de açaí para a produção trará benefícios sociais e ambientais por se tratar de uma fonte de energia mais limpa e dar um destino apropriado a resíduos que frequentemente são descartados de maneira inadequada, e econômico pois transformará matéria bruta e muito abundante na região em um produto de valor agregado.

Material e métodos

A determinação do teor de extrativos foi realizada conforme sluiter et al. (2005). Foi realizada em extrator Soxhle e solução de álcool etílico a 99% de pureza e água destilada. Após a adequação do material foi submetido a uma hidrólise ácida com ácido sulfúrico (H2SO4) a 72% (m/m) e colocado em banho maria e adicionada água destilada, o conteúdo foi depositado em frascos e autoclavado. A solução com concentrada resultante foi posteriormente utilizada na determinação de lignina solúvel conforme Oliveira (2014) e o material sólido resultante foi utilizado, sendo lavado até PH neutro de acordo com Barreira (2009) e reutilizado para a determinação dos teores de lignina Klason as cinzas. As concentrações de hemicelulose e celulose foram quantificadas utilizando- se a medição da solubilidade da celulose em solução de hidróxido de sódio em concentrações, segundo a metodologia de Browining (1967). O planejamento adotado é do tipo fatorial 2k (dois níveis e k fatores) com 3 repetições no ponto central. As variáveis de entrada (fatores) são temperatura de reação e concentração das soluções de reação. Estas receberam níveis de codificação -1, 0, +1 que correspondem a 60, 70 e 80 °C para a temperatura e 6, 8, 10 % para a concentração. As variáveis de resposta analisadas são: teor de lignina, teor de celulose, teor de hemicelulóse.

Resultado e discussão

O total de 11 ensaios experimentais foram realizados de forma aleatória conforme planejamento adotado. Os efeitos estimados dos fatores sobre as respostas estão sumarizados na tabela 01. Esses efeitos são negativos sobre todas as respostas, ou seja, ao fazer alterações propositais nos níveis dos fatores, do menor (-1) para o maior (+1) ocorre redução nos valores das variáveis de entrada. Tal fato é muito conveniente para as respostas hemicelulose e lignina contudo é indesejável para celulose. Uma vez que queremos maximizar esta resposta que é responsável pela obtenção de açúcares fermentescíveis. Com a análise de variância dos dados experimentais, foi possível avaliar se os efeitos das variáveis de entrada são estatisticamente significativos sobre as respostas, além de fornecer subsídios para determinar se existe falta de ajuste nos modelos propostos para cada respostas analisadas. Estes diagnósticos são obtidos através do teste de hipóteses, utilizado como limites para julgar a significância estatística do teste, a estatística F e o valor de p (probabilidade de significância). Portanto, para que a hipótese nula (sem significância estatística) seja rejeitada é necessário que o Fc (valor calculado) seja maior que o Ft (valor tabelado) e que os valores de p sejam menores que o limite de 0,05. Portanto, conforme os dados da tabela 07, rejeita-se a hipótese nula para todos os fatores envolvidos, logo seus efeitos são estatisticamente significativos sobre as respostas avaliadas. O efeito de interação entre os fatores não é significativo somente sobre a resposta teor de lignina. A anova ainda indica que é possível propor um modelo para resposta teor de celulose uma vez que a parcela referente a falta de ajuste do modelo não possui significância estatítica.

Tabela 03 - Comparação entre os dados in natura e os dados pré-tratados na melhor condição; Tabela 01 - Estimativa dos efeitos sobre as respostas

Conclusões

A realização dos ensaios experimentais mediante a técnica de planejamento fatorial 2k mostrou adequada para condução e interpretação dos dados obtidos, tornando possível verificar satisfatoriamente a influência das variáveis de entrada sobre as respostas teor de celulose, hemicelulose e lignina. Contudo, foi possível obter um modelo adequado e preditivo somente para a resposta teor de celulose pois o modelo para esta resposta, em função das variáveis codificadas, não apresentou falta de ajuste.

Agradecimentos

A Universidade Federal do Pará (UFPA) e a Pró-reitoria de Pesquisa e Pós- Graduação (PROPESP) pela bolsa de iniciação cientifica PIBIC recebida.

Referências

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