Otimização da hidrólise enzimática para produção de bioetanol por sacarificação e fermentação semi-simultâneas usando fibra de coco maduro

Alternative substrates to produce useful chemicals such as biofuel have been attractive, in particular, for cellulosic ethanol production. In this context, the objective of this work was optimized the synergistic mixture of enzymes and bioethanol production. The enzymes of Trichoderma reesei and crude enzyme extract from Lichtheimia ramosa were used in the hydrolysis of mature coconut fibre pretreated by sequential process of alkaline hydrogen peroxide (Alk-H2O2)-sodium hydroxide (NaOH). Furthermore, these enzymes and pretreated vegetable biomass were applied in the bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae in semi-simultaneous saccharification and fermentation strategy (SSSF). Resulting in the yields and conversions of delignified mature coconut fibre into reducing sugars between 12.7-82.14% and 0.09-0.64 g reducing sugars/g dry biomass, respectively, with an initial hydrolysis rate at 12 h between 0.10-0.89 g/(L.h). Yields and conversions of delignified mature coconut fibre into glucose between 10.16-83.78% and 0.06-0.43 g glucose/g dry biomass, in that order, with an initial hydrolysis rate at 12 h between 0.03-0.35 g/(L.h). Bioethanol production by S. cerevisiae using delignified mature coconut fibre, enzymes from T. reesei and crude enzyme extract from L. ramosa resulted in the production of 4.62 g/L, yield of 0.41 g ethanol/g glucose and volumetric productivity of ethanol of 0.13 g/(L.h), respectively. The results showed synergistic effects between enzymes from T. reesei and crude enzyme extract from L. ramosa, without promoting inhibition in the alcoholic fermentation. Therefore, allowing to formulate an optimized enzymatic preparation aiming cellulosic ethanol production.Substratos alternativos para produzir produtos químicos úteis, como biocombustível, têm sido atraentes, principalmente para a produção de etanol celulósico. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi otimizar a mistura sinérgica de enzimas de Trichoderma reesei e extrato de enzima bruta de Lichtheimia ramosa para a hidrólise da fibra de coco maduro pré-tratado com peróxido de hidrogênio alcalino (Alk-H2O2) - hidróxido de sódio (NaOH) e produção de bioetanol por Saccharomyces cerevisiae em estratégia de sacarificação e fermentação semi-simultânea (SSSF). Resultando nas conversões e rendimentos de fibra de coco maduro deslignificada em açúcares redutores entre 12,0-82,3% e 0,09-0,64 g de açúcares redutores/g de biomassa seca, respectivamente, com uma taxa de hidrólise inicial em 12 h entre 0,10-0,89 g/(Lh) . E as conversões e rendimentos de fibra de coco maduro deslignificado em glicose entre 10,4-83,9% e 0,06-0,43 g de glicose/g de biomassa seca, nessa ordem, com uma taxa de hidrólise inicial em 12 h entre 0,03-0,35 g/(L.h). A produção de bioetanol por S. cerevisiae utilizando fibra de coco maduro deslignificado, enzimas de T. reesei e extrato de enzima bruta de L. ramosa resultou na produção, rendimento e produtividade volumétrica de etanol de 4,62 g/L, 0,41 g de etanol/g de glicose e 0,13 g/(Lh), respectivamente. Os resultados mostraram efeitos sinérgicos entre as enzimas de T. reesei e extrato bruto de L. ramosa, além de não promover inibição na fermentação alcoólica. Portanto, permitindo formular uma preparação enzimática otimizada visando a produção de etanol celulósico

EVALUATION OF ALKALINE PRETREATMENT ON THE ENZYMATIC HYDROLYSIS OF CARNAUBA STRAW RESIDUE

Carnauba (Copernicia prunifera) straw residue generated from production of its wax is rich in cellulose, thus showing a potential use in the production of second generation ethanol. However, the high lignin and hemicellulose load associated with cellulose makes it difficult the enzymatic attack, thus having the need of an adequate pretreatment of this material. The objective of this study was to optimize the enzymatic hydrolysis of carnauba straw residue, focusing on the alkaline biomass pretreatment. Therefore, NaOH solutions at concentrations of 1.0% (w/v) (PA1), 2.0% (w/v) (PA2), 3.0% (w/v) (PA3) and 4.0% (w/v) (PA4) were used. The chemical and physical characterization of natural and pre-treated carnauba straw were according to the NREL, and DRX and FTIR performed analyzes. The materials chemical characterization showed that all the used pretreatments were able to remove a significant amount of lignin and hemicellulose, which can improve the enzymes access, favoring the increase of cellulose conversion. In relation to DRX analysis an increase in crystallinity index happens reaching up to 55.15% after the pretreatment PA4, which may be associated to the removal of hemicellulose and amorphous lignin, related to cellulose. After a period of 96 hours of enzymatic hydrolysis, the PA4 pretreated residue showed the best performance with a cellulosic conversion of 78%. Spite of a slightly lower performance of the residue that presented higher cellulose conversion, the pretreated material PA2 is an alternative to reduce costs in the cellulosic ethanol production

Bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis and Zymomonas mobilis from delignified coconut fibre mature and lignin extraction according to biorefinery concept

In search to increase the offer of liquid, clean, renewable and sustainable energy in the world energy matrix, the use of lignocellulosic materials (LCMs) for bioethanol production arises as a valuable alternative. The objective of this work was to analyze and compare the performance of Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis and Zymomonas mobilis in the production of bioethanol from coconut fibre mature (CFM) using different strategies: simultaneous saccharification and fermentation (SSF) and semi-simultaneous saccharification and fermentation (SSSF). The CFM was pretreated by hydrothermal pretreatment catalyzed with sodium hydroxide (HPCSH). The pretreated CFM was characterized by X-ray diffractometry and SEM, and the lignin recovered in the liquid phase by FTIR and TGA. After the HPCSH pretreatment (2.5% (v/v) sodium hydroxide at 180 °C for 30 min), the cellulose content was 56.44%, while the hemicellulose and lignin were reduced 69.04% and 89.13%, respectively. Following pretreatment, the obtained cellulosic fraction was submitted to SSF and SSSF. Pichia stipitis allowed for the highest ethanol yield 90.18% in SSSF, 91.17% and 91.03% were obtained with Saccharomyces cerevisiae and Zymomonas mobilis, respectively. It may be concluded that the selection of the most efficient microorganism for the obtention of high bioethanol production yields from cellulose pretreated by HPCSH depends on the operational strategy used and this pretreatment is an interesting alternative for add value of coconut fibre mature compounds (lignin, phenolics) being in accordance with the biorefinery concept.Brazilian research funding agencies CNPq (Proc:470356/2011-1) and CAPES (Proc:BEX5951/11-9) for financial suppor

FUNDO SETORIAL DE BIOTECNOLOGIA: A PARTICIPAÇÃO DO CENTRO-OESTE, NORTE E NORDESTE

O presente artigo tem por objetivo analisar a participação das regiões Centro-Oeste, Norte e Nordeste no Fundo Setorial de Biotecnologia. A coleta de informações ocorreu mediante dados secundários, disponibilizados na página do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, especificamente do Fundo Nacional de Ciência e Tecnologia. O recorte temporal das informações foi de 2002 a 2014. De forma geral foi possível verificar que o percentual mínimo de 30% para as regiões Centro-Oeste, Norte, Nordeste vem sendo atendido; os editais com chamadas específicas para o desenvolvimento de pesquisas na região Norte e Nordeste apresentaram papel decisivo na obtenção dos recursos financeiros, por essas regiões, junto ao CT-Biotecnologia; os produtos regionais encontram-se vinculados aos temas de estudos e as instituições federais foram responsáveis por angariar o maior volume de recurs

FUNDO SETORIAL DE BIOTECNOLOGIA: A PARTICIPAÇÃO DO NORDESTE, CENTRO-OESTE E NORTE

O presente artigo tem por objetivo analisar a participação das regiões Centro-Oeste, Norte e Nordeste no Fundo Setorial de Biotecnologia. A coleta de informações ocorreu mediante dados secundários, disponibilizados na página do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, especificamente do Fundo Nacional de Ciência e Tecnologia. O recorte temporal das informações foi de 2002 a 2014. De forma geral foi possível verificar que o percentual mínimo de 30% para as regiões Centro-Oeste, Norte, Nordeste vem sendo atendido; os editais com chamadas específicas para o desenvolvimento de pesquisas na região Norte e Nordeste apresentaram papel decisivo na obtenção dos recursos financeiros, por essas regiões, junto ao CT-Biotecnologia; os produtos regionais encontram-se vinculados aos temas de estudos e as instituições federais foram responsáveis por angariar o maior volume de recurs