Avaliação do uso de tensoativos nos pré-tratamentos ácido e alcalino diluídos da casca do coco verde e quantificação de água na pós-lavagem

Brazil is the fourth higher producer of coconut and approximately 85 % of the total fruit mass are becoming residue that it could be converted into ethanol. However, the pretreatment of the biomass plays a key role in order to increase the accessibility as well as the biodegradability of cellulose a...

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Kaydedildi:
Detaylı Bibliyografya
Yazar: Nogueira, Cleitiane da Costa
Diğer Yazarlar: Santos, Everaldo Silvino dos
Materyal Türü: Dissertação
Dil:por
Baskı/Yayın Bilgisi: Brasil
Konular:
Coco verde
Pré-tratamento
Tensoativo
Hidrólise enzimática
Lavagem
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Online Erişim:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23098
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Avaliação do uso de tensoativos nos pré-tratamentos ácido e alcalino diluídos da casca do coco verde e quantificação de água na pós-lavagem
description Brazil is the fourth higher producer of coconut and approximately 85 % of the total fruit mass are becoming residue that it could be converted into ethanol. However, the pretreatment of the biomass plays a key role in order to increase the accessibility as well as the biodegradability of cellulose and hemicellulose to facilitate the further saccharification step. Most pretreatments are able to produce inhibitors such as phenolic compounds and acids that must to be removed. Usually water has been used in the washing step but its use should be reduced in order to become the process viable both economically and environmentally. Also, studies are showing that surfactants can be used during the pretreatment aiming to achieve higher yields of fermentable sugars leading thus to higher ethanol production. In this context, in this study it was investigated the influence of the Tween 80 in the pretreatment of the green coconut fiber also it was assayed the use of the water in the washing step of the pretreated biomass. By means of experimental design it was investigated for both pretreatments using H2SO4 and NaOH the influence of chemical and surfactant concentration as well as the pretreatment time. The obtained biomass after washing suffered enzymatic hydrolysis (Celluclast® 1.5L, 50 oC, 150 rpm, 96 h, 20 FPU/g, 20 CBU/g, 10 FXU/g) assaying the conversion of the produced fermentable sugars. The acidic pretreatment showed that both H2SO4 concentration and the pretreatment time were significant, showing the former a negative effect while the latter showed a positive one. The best hydrolysis result for this planning was of 6.86 g/L and 2.14 g/L for glucose e xylose, respectively, obtained for the run with H2SO4 and Tween 80 at 60 min. For the alkaline pretreatment both the NaOH and Tween 80 concentration were significant, at 95 % significance level, in which the best result after hydrolysis produced 13.83 g/L glucose and 5.77 g/L xylose using 2.0 % (m/v) NaOH, 3.0 % (m/m) Tween 80 at 10 min. The pretreated material showing the highest concentration of fermentable sugars was assayed both morphologically and physico-chemically at presence and absence of surfactant. The evaluation of the pretreated material washing showed the possibility of reducing up to 75 % of initial water volume without hampering the final production. The use of Tween 80 in the alkaline pretreatment improved the conversion into glucose and xylose during the enzymatic hydrolysis of the pretreated biomass. However, it did not show any significant influence for the acidic pretreatment. Besides, it was observed that the quantity of water used at washing step can be significantly reduced then contributing to the lignocellulosic ethanol production.
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However, the pretreatment of the biomass plays a key role in order to increase the accessibility as well as the biodegradability of cellulose and hemicellulose to facilitate the further saccharification step. Most pretreatments are able to produce inhibitors such as phenolic compounds and acids that must to be removed. Usually water has been used in the washing step but its use should be reduced in order to become the process viable both economically and environmentally. Also, studies are showing that surfactants can be used during the pretreatment aiming to achieve higher yields of fermentable sugars leading thus to higher ethanol production. In this context, in this study it was investigated the influence of the Tween 80 in the pretreatment of the green coconut fiber also it was assayed the use of the water in the washing step of the pretreated biomass. By means of experimental design it was investigated for both pretreatments using H2SO4 and NaOH the influence of chemical and surfactant concentration as well as the pretreatment time. The obtained biomass after washing suffered enzymatic hydrolysis (Celluclast® 1.5L, 50 oC, 150 rpm, 96 h, 20 FPU/g, 20 CBU/g, 10 FXU/g) assaying the conversion of the produced fermentable sugars. The acidic pretreatment showed that both H2SO4 concentration and the pretreatment time were significant, showing the former a negative effect while the latter showed a positive one. The best hydrolysis result for this planning was of 6.86 g/L and 2.14 g/L for glucose e xylose, respectively, obtained for the run with H2SO4 and Tween 80 at 60 min. For the alkaline pretreatment both the NaOH and Tween 80 concentration were significant, at 95 % significance level, in which the best result after hydrolysis produced 13.83 g/L glucose and 5.77 g/L xylose using 2.0 % (m/v) NaOH, 3.0 % (m/m) Tween 80 at 10 min. The pretreated material showing the highest concentration of fermentable sugars was assayed both morphologically and physico-chemically at presence and absence of surfactant. The evaluation of the pretreated material washing showed the possibility of reducing up to 75 % of initial water volume without hampering the final production. The use of Tween 80 in the alkaline pretreatment improved the conversion into glucose and xylose during the enzymatic hydrolysis of the pretreated biomass. However, it did not show any significant influence for the acidic pretreatment. Besides, it was observed that the quantity of water used at washing step can be significantly reduced then contributing to the lignocellulosic ethanol production. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) O Brasil é o quarto maior produtor de coco e aproximadamente 85 % em massa do fruto torna-se resíduo que pode ser usado como fonte renovável para produzir etanol. Entretanto, o pré-tratamento da biomassa é um passo importante para aumentar a acessibilidade e biodegradabilidade da celulose e hemicelulose, características necessárias na posterior etapa de sacarificação. Na maioria dos pré-tratamentos, são produzidos paralelamente agentes inibidores como compostos fenólicos e ácidos que devem ser removidos. Geralmente, utiliza-se água na etapa de lavagem, mas o seu uso deve ser reduzido para viabilizar o processo do ponto de vista econômico e ambiental. Além disso, estudos indicam que tensoativos podem ser usados como coadjuvantes no pré-tratamento, auxiliando em melhores rendimentos de açúcares fermentescíveis e, consequentemente, de produção de etanol. Nesse contexto, o presente trabalho visa avaliar a influência do tensoativo Tween 80 no processo de pré-tratamento da fibra de coco verde e analisar o uso de água na lavagem do material pré-tratado. Através de planejamentos experimentais e análises estatísticas, os pré-tratamentos com H2SO4 e NaOH foram avaliados investigando-se a influência da concentração do agente químico, do tensoativo e do tempo de pré-tratamento. Os materiais obtidos após lavagem foram submetidos à hidrólise enzimática (Celluclast® 1.5L, 50 oC, 150 rpm, 96 h, 20 FPU/g, 20 CBU/g, 10 FXU/g) avaliando-se a conversão em açúcares fermentescíveis produzidos. Para o pré-tratamento ácido diluído, verificou-se que a concentração do H2SO4 e o tempo foram significativos, tendo o primeiro efeito negativo e o segundo, positivo. O melhor resultado de hidrólise enzimática nesse planejamento foi de 6,86 g/L e 2,14 g/L para glicose e xilose, respectivamente, obtido no ensaio sem H2SO4 e Tween 80 e no tempo de 60 min. Com relação ao pré-tratamento alcalino diluído, as concentrações de NaOH e Tween 80 foram significativas, ao nível de 95 % de confiança, sendo que o melhor resultado de hidrólise produziu 13,83 g/L para glicose e 5,77 g/L para xilose obtido com 2,0% (m/v) de NaOH, 3,0 % (m/m) de Tween 80 em 10 min. Os materiais pré-tratados que permitiram as melhores concentrações de açúcares fermentescíveis foram avaliados morfológica e físico-quimicamente na presença e ausência de tensoativo. A avaliação da lavagem dos materiais pré-tratados na produção de açúcares fermentescíveis, durante a hidrólise enzimática, mostrou uma possibilidade de se reduzir em 75 % o volume de água inicialmente usada na lavagem sem prejudicar a produção final. O uso do Tween 80 no pré-tratamento alcalino diluído melhorou a conversão em glicose e xilose durante a hidrólise enzimática dos materiais pré-tratados. Entretanto, não apresentou influência nos materiais pré-tratados em condições ácidas. Além disso, verificou-se que a quantidade de água da lavagem pode ser consideravelmente reduzida, contribuindo para viabilidade da produção de etanol lignocelulósico. 2017-05-25T22:43:44Z 2017-05-25T22:43:44Z 2017-02-07 masterThesis NOGUEIRA, Cleitiane da Costa. Avaliação do uso de tensoativos nos pré-tratamentos ácido e alcalino diluídos da casca do coco verde e quantificação de água na pós-lavagem. 2017. 97f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23098 por Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

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