Estudo do processo de pré-tratamento da palha de cana-de-açúcar para otimização da produção de Xilose com reduzida formação de produtos de degradação

Abstract

Os resíduos agroindustriais, fontes de matéria-prima lignocelulósica, podem ser utilizados tanto na produção de bioetanol quanto na obtenção de produtos químicos de alto valor agregado, como polióis, ácidos orgânicos e aldeídos, substituindo assim as fontes não-renováveis. Dentre os resíduos da cana-de-açúcar, foca-se na palha de cana-de-açúcar que apresenta grande potencial para geração de calor, eletricidade, produção de etanol celulósico e outros produtos. Sendo composta basicamente de celulose e hemicelulose (fontes de açúcares) e lignina, forma uma complexa estrutura bastante recalcitrante com difícil disponibilização de seus carboidratos. Para tal fim aplica-se uma etapa de pré-tratamento, que tem como objetivo alterar ou remover a lignina e a hemicelulose, aumentar a área superficial da celulose e diminuir seu grau de polimerização e sua cristalinidade. Neste trabalho foi realizado o pré-tratamento da palha da cana-de-açúcar com ácido sulfúrico diluído variando-se os seguintes fatores: temperatura, tempo de reação, carga de sólidos e concentração de ácido em relação à massa do resíduo. No sentido de se proporcionar a ocorrência de mistura de carboidratos para processamento químico visando obtenção de produtos de alto valor agregado foi aplicado um planejamento experimental do tipo Delineamento Central Composto Rotacional (DCCR) consistindo de 27 experimentos. Visou-se obter a melhor condição para otimização da produção de xilose aliada a uma baixa formação de produtos de degradação (ácido fórmico, ácido acético, hidróxi-metil-furfural e furfural). Baixa carga de sólidos (10% em massa), baixa concentração de ácido (0,5% em massa), tempo intermediário (15 min) e temperatura baixa (105°C) foram identificadas como as melhores condições para se operar o processamento. Cosntatou-se que tal condição favoreceu uma melhor quantidade de xilose presente no hidrolisado aliada a poucas quantidades de produtos de degradação.