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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/4495
Tipo do documento: Tese
Title: Produção de bioetanol por kluyveromices marxianus a partir de subprodutos do beneficiamento de arroz
Other Titles: Bioethanol production by kluyveromices marxianus from by-products of rice processing
Autor: Pintro, Tania Claudia 
Primeiro orientador: Sene , Luciane
Primeiro membro da banca: Arruda , Priscila Vaz de
Segundo membro da banca: Ascari , Jociani
Terceiro membro da banca: Gomes , Simone Damasceno
Quarto membro da banca: Christ , Divair
Resumo: A exploração indiscriminada dos combustíveis fósseis e um possível esgotamento das fontes tradicionais dessa matéria-prima apontam para o esgotamento desse suprimento de energia. Questão análoga está nos desafios com a preservação ambiental que trazem para o debate os bicombustíveis e seus meios de obtenção. Fontes alternativas de produção de energia vêm sendo exploradas com o intuito de obter bicombustíveis com o mesmo potencial energético, mas inserida em um contexto de desenvolvimento sustentável, evitando a disputa por terras destinadas à produção de alimentos. O Brasil é uma potência agroindustrial e dispõe de grande variedade de produtos agrícolas, tendo uma produção de arroz expressiva e que tem como subprodutos o farelo e a casca de arroz. Estudos que viabilizem metodologias que tornem a exploração dessas fontes economicamente viável e vantajosas para a obtenção de etanol de segunda geração estão sendo desenvolvidos utilizando leveduras fermentadoras. O objetivo deste trabalho foi estudar o farelo de arroz como suplemento nutricional do meio de cultura e o aproveitamento dos açúcares da fração celulósica da casca de arroz para a produção de etanol de segunda geração por Kluyveromyces marxianus. Foram avaliadas sete diferentes fontes de suplementação do meio de cultura para a produção de etanol:T1 - Controle (glicose 90 g/L, sem suplementação); T2 - meio suplementado com extrato hidrossolúvel de farelo de arroz (FA) (glicose 90 g/L, extrato de farelo de arroz a 20 g/L); T3 - meio suplementado com extrato hidrossolúvel de farelo de arroz (FA) + componentes inorgânicos (glicose 90 g/L, extrato de farelo de arroz 20 g/L, CaCl2 0,1 g/L, sulfato de amônio 2 g/L); T4 - meio suplementado com extrato de malte (EM) (glicose 90 g/L, extrato de malte 3 g/L); T5 - meio suplementado com extrato de levedura (EL) (glicose 90 g/L, extrato de levedura 3 g/L); T6 - meio suplementado com peptona (PEP) (glicose 90 g/L, peptona 5 g/L); T7 - meio YMP (com concentração de glicose modificada para 90 g/L, 3 g/L extrato de malte, 3 g/L extrato de levedura e 5 g/L de peptona). Os meios foram preparados com tampão citrato de sódio (50 mmol/L), pH 5,5. Os ensaios foram realizados em triplicata em frascos Erlenmeyer de 250 mL, com 100 mL de meio e concentração do inóculo 1 g/L. Os tratamentos foram incubados em shaker a 200 rpm, a 40º C durante 96 horas. Para a produção de etanol com casca de arroz pelas técnicas sacarificação simultânea à fermentação (SSF) e sacarificação e fermentação separadas (SFS), primeiramente foram avaliados vários pré-tratamentos para a obtenção da celulose. No processo SSF o inóculo (1 g/L) foi adicionado após 4 horas de sacarificação, no processo SFS o inóculo (1 g/L) foi adicionado após 72 horas de sacarificação, ambos empregando 40 FPU/g celulose da enzima CellicCTec2, casca de arroz na proporção de 10% (m/v), pH 5,0, a 50 °C, 150 rpm. Na SSF e SFS os meios foram suplementados com: YMP (T1), farelo de arroz (T2) e farelo de arroz + CaCl2 + sulfato de amônio (T3), selecionados na avaliação da suplementação nutricional. A maior produção de etanol (25,59 g/L, YP/S 0,50 g/g e QP 1,16 g/L.h) foi verificada no meio suplementado com farelo de arroz, seguido do meio suplementado com farelo de arroz + CaCl2 + sulfato de amônio (25,50 g/L de etanol, YP/S 0,49 g/g e QP de 2,13 g/L.h), e meio YMP (24,88 g/L de etanol, YP/S 0,50 g/g e QP 2,06 g/L.h). A casca de arroz pré-tratada com NaOH 2% + H2O2 5% apresentou a seguinte composição: 47, 51 % de celulose, 9,57 % de hemicelulose e 20,54 % de lignina. Na SSF, obteve-se produção de etanol de 10,21, 10,05 e 9,78 g/L, rendimento YP/S 0,51, 0,52 e 0,51 de g/g e produtividade volumétrica em etanol (QP) de 0,58, 0,55 e 0,61 g/L.h nos tratamentos T1, T2 e T3, respectivamente. Na SFS as concentrações máximas de etanol foram 11,36, 12,96 e 13,08 g/L, correspondendo a YP/S 0,18, 0,21 e 0,21 de g/g e QP de 0,80, 0,96 e 0,88 g/L.h para T1, T2 e T3, respectivamente. Os resultados permitem considerar que o farelo e a casca de arroz são matérias promissoras na produção de etanol de segunda geração.
Abstract: The indiscriminate exploitation of fossil fuels, as well as a possible depletion of traditional sources of raw materials, have been pointing to a possible exhaustion of energy supply. Similar to this problem, challenges with environmental preservation bring to discussion issues involving biofuels and their means of production. Alternative sources have been explored, aiming to produce biofuels with the same energy potential, within the context of sustainable development, also avoiding dispute over lands destined for food production. Brazil is an agribusiness power, with its wide variety of agricultural products, and a highly expressive rice production, which generates rice bran and the rice husk as by-products. Studies that create or improve methodologies to enable the exploring of these sources, while economically advantageous and feasible, to obtain second-generation ethanol are being developed, using fermenting yeasts. Therefore, the objective of this work was to study rice bran as a nutritional supplement of the culture medium and the utilization of the sugars from the cellulose fraction of the rice husk for the production of second-generation ethanol by Kluyveromyces marxianus. Seven different sources for the culture’s media supplementation for ethanol production were evaluated: T1 - Control (glucose 90 g/L, without supplementation); T2 - Medium supplemented with water soluble rice bran extract (FA) (glucose 90 g/L, rice bran extract 20 g/L); T3 - Medium supplemented with water soluble rice bran extract (FA) + inorganic components (glucose 90 g/L, rice bran extract 20 g/L, CaCl2 0.1 g/L, ammonium sulfate 2 g/L) ; T4 - Medium supplemented with malt extract (ME) (glucose 90 g/L, malt extract 3 g/L); T5 - Medium supplemented with yeast extract (EL) (glucose 90 g/L, yeast extract 3 g/L); T6 - Medium supplemented with peptone (PEP) (glucose 90 g/L, peptone 5 g/L); T7 - YMP medium (with glucose concentration modified to 90 g/L, 3 g/L malt extract, 3 g/L yeast extract and 5 g/L peptone). The media were prepared with sodium citrate buffer (50 mmol/L), pH 5.5. The assays were performed in triplicates, in 250 mL Erlenmeyer flasks containing 100 mL medium and 1 g/L inoculum concentration. The treatments were incubated on a shaker at 200 rpm, at 40 °C for 96 hours. For the production from rice husks by the simultaneous saccharification to fermentation (SFS) and separate saccharification and fermentation (FSS) techniques, several pre-treatments were pre-evaluated to obtain cellulose. In the SSF process, the inoculum (1 g/L) was added after 4 hours of saccharification; in the SFS process, the inoculum (1 g/L) was added after 72 hours of saccharification, both using 40 FPU/g cellulose of the enzyme CellicCTec2, rice husk in the ratio of 10% (m/v), pH 5.0, at 50 °C, 150 rpm. For both SSF and SFS methods, the media were supplemented with the following nutrients: YMP (T1), rice bran (T2), and rice bran + CaCl2 + ammonium sulfate (T3) selected in the evaluation of the nutritional supplementation. The highest ethanol production (25.59 g/L, YP/S 0.50 g/g and QP 1.16 g/L.h) was verified in the medium supplemented with rice bran, followed by the medium supplemented with rice bran + CaCl2 + ammonium sulfate (25.50 g/L ethanol, YP/S 0.49 g/g, and QP of 2.13 g/L.h), and YMP medium (24.88 g/L ethanol, YP/S, 50 g/g, and QP 2.06 g/L.h). The rice husk pretreated with 2% NaOH + 5% H2O2 showed the following composition: 47.51% cellulose, 9.57% hemicellulose, and 20.54% lignin. In the SSF, 10.21, 10.05, and 9.78 g/L of ethanol was produced, YP/S produced 0.51, 0.52, and 0.51 g/g, and ethanol volumetric productivity (QP) of 0.58, 0.55, and 0.61 g/L.h in T1, T2, and T3 treatments, respectively. For the SFS, the maximum ethanol concentrations were 11.36, 12.96, and 13.08 g/L, corresponding to YP/S 0.18, 0.21, and 0.21 g/g, and QP of 0.80, 0.96, and 0.88 g/L.h for T1, T2 and T3, respectively. With these results, it is possible to consider that rice bran and rusks are promising raw materials for the production of second-generation ethanol.
Keywords: Etanol de segunda geração
Suplementação nutricional
Farelo de arroz
Casca de arroz
Second-generation ethanol
Nutritional supplementation
Rice bran
Rice husk
CNPq areas: CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Campun: Cascavel
Citation: PINTRO, Tania Claudia. Produção de bioetanol por kluyveromices marxianus a partir de subprodutos do beneficiamento de arroz. 2019. 101 f. Tese( Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná,Cascavel, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/4495
Issue Date: 15-Feb-2019
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL)

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