Beneficiamento de biomassa

Projeto do IPT estuda aproveitamento de bagaço da cana-de-açúcar pela rota biotecnológica (Wikimedia)

Agência FAPESP – Os estudos do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) em fontes renováveis de matérias-primas para a substituição dos derivados de petróleo acabam de ganhar um novo recurso com a instalação de um reator para o pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar no Laboratório de Biotecnologia Industrial.

Segundo o IPT, o equipamento está sendo empregado com a finalidade de tornar o bagaço mais suscetível ao processo de hidrólise enzimática dessa biomassa para a geração de açúcares, que poderão fazer parte da fabricação de combustíveis líquidos – como o etanol de segunda geração – e produtos químicos por meio de processos de fermentação.

O projeto está inserido em uma chamada conjunta da FAPESP com a empresa Oxiteno para desenvolvimento de estudos cooperativos que visam à produção de açúcares, álcool e derivados.

Para a execução do estudo no IPT, os pesquisadores do laboratório optaram pelo sistema de explosão a vapor, que se mostrou o de menor custo em análise feita pelo próprio instituto em 2000 sobre a viabilidade econômica dos vários métodos de pré-tratamento de biomassa.

A equipe projetou e dimensionou um reator para o pré-tratamento de bagaço de cana-de-açúcar sob a premissa de tornar viável um processo em escala piloto. Composto por três partes – a caldeira, o reator propriamente dito (para o tratamento do bagaço) e o ciclone, no qual é recolhido o bagaço tratado – o equipamento foi fabricado sob encomenda com recursos provenientes do projeto de modernização do Instituto.

De acordo com o IPT, a montagem do reator foi feita em um espaço que respeita as condições de segurança, em razão das altas pressões e temperaturas envolvidas no processo de pré-tratamento, e uma sala de controle foi construída ao lado da instalação com toda a instrumentação necessária para a operação de forma remota.

A celulose, a hemicelulose e a lignina são os três principais componentes do bagaço de cana-de-açúcar, mas o escopo do trabalho está concentrado somente no primeiro. Para o pré-tratamento, a biomassa é submetida a condições de alta pressão e temperatura e, em seguida, a uma redução brusca da pressão – daí a origem do termo explosão a vapor. A operação é necessária em razão da alta recalcitrância do bagaço, que dificulta a quebra da estrutura das fibras e a atuação das enzimas na geração dos açúcares.

"Nossa proposta de trabalho excluiu o uso de ácidos, pois eles provocam a formação de subprodutos prejudiciais à etapa seguinte de fermentação e demandam equipamentos mais resistentes e caros", disse Alfredo Maiorano, coordenador do laboratório e responsável do projeto.

"Para que as fibras fiquem suscetíveis ao ataque das enzimas e o rendimento seja maior, é necessário esse pré-tratamento que desestrutura a forte composição tridimensional e permite a formação de poros, tornando mais fácil a penetração das enzimas e o ataque somente da celulose", disse.

Além da dificuldade na quebra da estrutura das fibras, outro problema enfrentado na obtenção de açúcares é o custo das enzimas e a capacidade catalítica das substâncias disponíveis no mercado, que não permitem ainda a execução da hidrólise enzimática de forma mais rápida.

Para eliminar esse gargalo, o Laboratório de Biotecnologia Industrial está executando, paralelamente ao projeto financiado pela FAPESP, uma série de pesquisas voltadas à produção das celulases, que são as enzimas responsáveis pela quebra da celulose e produção da glicose.

Os estudos são feitos pela bióloga Elda Sabino da Silva, do IPT, que realizou em 2010 um treinamento no Centro de Investigaciones Biológicas de Madrid, na Espanha, para aumentar as competências do Instituto na busca de fungos produtores das enzimas. 

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