Uso da tecnologia da água subcrítica para a recuperação de compostos fenólicos, açúcares e formação de biochar a partir dos resíduos da agroindústria : conceito de biorrefinaria

Orientadores: Tânia Forster-Carneiro, Julian MartinezTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Nos últimos anos, um dos desafios da sociedade baseia-se no conceito de bioeconomia. Este termo refere-se à produção e conversão sustentável de biomassa em uma variedade de compostos benéficos à saúde, produtos industriais e energia. No entanto, para atingir este desafio, novas políticas serão necessárias para produzir bioprodutos de acordo com a disponibilidade de biomassa em cada área, assim como também a pesquisa deve estar focada em alcançar o desenvolvimento de processos ambientalmente corretos, procurando oportunidades em novas matérias-primas e a utilização de solventes limpos. A palha de cana-de-açúcar é uma excelente fonte de matéria prima, devido a sua grande produção e alto conteúdo de material lignocelulósico, o que a torna uma potencial fonte para produção de biocombustíveis. Além da cana-de-açúcar, outro setor que merece destaque no mercado agroindustrial brasileiro é o da produção de citrus, sendo a laranja a principal representante. A grande quantidade de subprodutos gerados no processamento desta fruta apresenta propriedades bioativas interessantes, que vem sendo utilizadas em inúmeras aplicações nas indústrias de alimentos, saúde, farmacêutica e de cosméticos. Contudo, novos processos ambientalmente corretos que visem a obtenção de compostos bioativos e conversão para plataformas químicas são necessários, sendo um exemplo o processo hidrotérmico proposto neste trabalho, que visa desenvolver a extração de compostos bioativos e conversão sustentável e eficiente da biomassa em produtos químicos com alto valor agregado para a indústria utilizando água como solvente ou meio de reação. Esta tecnologia é uma alternativa promissora para realizar o fracionamento da biomassa, pois o meio permite a transformação das diferentes frações de biomassa através da alteração de parâmetros apropriados como temperatura, pressão e vazão. Além disso, a água é um solvente limpo, seguro e ambientalmente correto. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a palha de cana-de-açúcar e casca de laranja para produção de produtos de maior valor agregado por meio do processo hidrotérmico através dos seguintes métodos: extração com água subcrítica (SWE), hidrólise com água subcrítica (SCW), e processo sequencial extraçãohidrólise.Os resultados obtidos na hidrólise da palha de cana-de-açúcar com água subcrítica mostraram que na temperatura de 200 °C os principais açúcares encontrados nos hidrolisados foram a glicose e açúcares hemicelulósicos, além de subprodutos menores (HMF e furfural), considerados inibidores da fermentação. Os maiores rendimentos foram encontrados para açúcares redutores totais (ART) e conteúdo de glicose, sendo 32,1% (m/m) e 2,1% (m/m) respectivamente. Além disso, análises Termogravimétricas (TGA) e Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) evidenciaram informações relevantes sobre a formação de "biochar" em temperaturas superiores a 200 °C. Os resultados obtidos na extração com água subcrítica da casca de laranja desengordurada (resíduo polar pós extração com CO2 supercrítico) mostraram a recuperação de flavanonas como hesperidina e narirutina. A melhor condição de extração foi obtida a 150 °C e 10 mL/min, resultando em rendimento global de extração igual a 10,63% (m/m), e de flavanonas (hesperidina e narirutina) igual a 210 mg/g de extrato. Os extratos apresentaram alta capacidade antioxidante e a existência de uma correlação elevada e positiva com o conteúdo de fenólicos totais e de hesperidina e narirutina. Quando comparado com técnicas de extração a baixa pressão, o processo com água subcrítica mostrou melhor desempenho. Por fim, ensaios de aproveitamento integral dos resíduos utilizando um processo sequencial extração-hidrólise em água subcrítica para obter frações concentradas de compostos bioativos e açúcares C5 C6 utilizando casca de laranja foram testados. Os resultados mostraram que foi possível recuperar na temperatura de extração (150 °C) flavanonas e compostos solúveis (açúcares livres) com rendimentos de 24.4 mg/g Orange Peel (OP) e 24 mg/g OP respectivamente, e sequencialmente produzir nas temperaturas de hidrólise (200, 225 e 250 °C) açúcares C5 e C6 com baixa quantidade de inibidores. As análises de TGA e FT-IR providenciaram informações sobre a extração de pectina a temperaturas maiores de 200 °CAbstract: In the last years, the challenge is a society based on the concept of bioeconomy. This term refers to the sustainable production and conversion of biomass into a variety of compounds, beneficial to health, or industrial products and energy. In order to accomplish this challenge, new policies will be necessary to develop a decentralized local-scale production to produce bio-products according to the biomass availability in each area, as well as researches must be focused on achieving the development of environmental compatible processes, searching opportunities among new raw materials and by using clean solvents as water or carbon dioxide. Sugarcane straw is an excellent source of raw material, due to its large production and high content of lignocellulosic material, which makes it a potential source for the production of biofuels. In addition to sugarcane, another sector that deserves to be highlighted in the Brazilian agroindustrial market is citrus production, being orange the main representative. The large amount of byproducts generated in the processing of this fruit shows interesting bioactive properties that have been used in numerous applications in the food, health, pharmaceutical and cosmetic industries. The hydrothermal process has been proposed to develop sustainable and efficient conversion of biomass into bioactive compounds beneficial to health and chemicals with high value-added for the industry. It is a promising technology to perform the fractionation of biomass because the reaction medium allows the transformation of the different fractions of biomass by choosing the appropriate conditions. Furthermore, water is a clean, safe and environmentally solvent. The use of the semicontinuos reactor has been proposed to study the behaviour of hydrothermal processes being the results obtained "acceptable" compared to the results found in the literature. This study aimed to study sugarcane straw and orange peel for the production of higher value-added products by hydrothermal process using the following methods: subcritical water extraction (SWE), subcritical water hydrolysis (SCW), and sequential extraction-hydrolysis process. The results obtained in subcritical water hydrolysis of sugarcane straw showed that the main sugars found in the hydrolysates were glucose, xylose, arabinose, and galactose in addition to 5- hydroxymethylfurfural and furfural as minorbyproducts at the temperature of 200 °C. The highest yields were found for total reducing sugars (ART) and glucose content, being 32,1% (w/w) and 2,1% (w/w), respectively. Fourier transform infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis provided additional information on the surface and bulk composition of the residual biomass at temperatures higher than 200 °C. The results obtained in subcritical water extraction (SWE) of flavanones from defatted orange peel (residue from supercritical CO2 extraction) showed that the recovery of phenolic compounds as flavanones: hesperidin and narirutine. The maximum yields of hesperidin (188.74?±?0.51?mg/g extract) and narirutin (21.98?±?1.39?mg/g extract) were obtained at 150?°C and 10?mL/min. These yields accounted for approximately 21% of the total amount of these flavanones in the extracts, leading to the purest extracts. SWE was compared with three conventional extraction methods and the results demonstrated that, compared to conventional extractions, SWE is a highly efficient method for the recovery bioactive compounds with high antioxidant activity. Finally, tests using a sequential extraction-hydrolysis process in subcritical water to obtain concentrated fractions of bioactive compounds and C5 and C6 sugars from orange peel was used. The results showed that it was possible to recover at the extraction temperature (150 °C) flavanones and soluble compounds (free sugars) with yields of 24.4 mg / g OP and 24 mg / g OP respectively, and sequentially produce at the hydrolysis temperatures (200, 225 and 250 °C) C5 and C6 sugars with low inhibitors yields. The TGA and FT-IR analyzes provided information on the extraction of pectin at temperatures higher than 200 °CDoutoradoEngenharia de AlimentosDoutor em Engenharia de AlimentosCAPE

Evaluación Económica de la Recuperación del Alcohol Etílico de los Lodos de Fermentación en una Planta de Alcohol Etílico a partir de Melaza

El siguiente trabajo tiene como objetivo principal analizar la evaluación económica de la recuperación de alcohol etílico en los lodos de fermentación y diseño de una línea de recuperación de alcohol etílico, utilizando como materia prima los lodos de los tanques de fermentación en la industria alcoholera, ya que estos por su alta cantidad de materia en suspensión (levadura muerta, CaSO4, MgSO4) incrustaría rápidamente el sistema de destilación, específicamente la columna de mosto. Experimentalmente se determinó el rendimiento del alcohol etílico, a partir de las relaciones de dilución con agua, luego, se recuperó el mosto alcohólico, que posteriormente se sometió a destilación evaluando el porcentaje de recuperación de alcohol etílico y el porcentaje alcohólico del mosto recuperado. En la etapa previa a la destilación se partió de un volumen de lodo de 500 ml, y la relación de dilución fue de 1:3. Obteniendo 75% de la recuperación de alcohol etílico en los lodos. Partiendo de la relación de dilución, lo llevamos a volumen a escala industrial, con lo cual se determina el tamaño, la capacidad del tanque sedimentador, los equipos y accesorios utilizados, para luego describir, en forma detallada, cada uno de los procedimientos correspondientes al proceso de recuperación de alcohol etílico a partir de lodos. En la evaluación económica se estableció, cada uno de los costos que va tener la nueva línea de recuperación de alcohol etílico, directamente en un año de funcionamiento que es el lapso en el cual se va a recuperar. Dentro del estudio de la evaluación económica de recuperación del alcohol etílico a partir de lodos de fermentación, una vez diseñada la línea de recuperación, se procedió a la simulación del mismo mediante los resultados obtenidos en laboratorio. Siendo capaz de trabajar con 2 lotes diarios de lodo al día, para recuperar 216 L de alcohol etílico al día, teniendo un VAN equivalente a 379,436.26 y un TIR de 2327.17%, lo que hace totalmente rentable el proyecto. Partiendo de una inversión de S. / 4503.90

Biogas production from the landfilled easily degradable fraction of municipal solid waste: mining strategy for energy recovery

The growing demand for space and fnancial resources to manage current and new municipal solid waste (MSW) landflls has become a massive challenge for several countries. Additionally, landflls contribute to adverse environmental impacts such as pollution and CO2 (carbon dioxide) and CH4 (methane) emissions. This paper has analyzed the possibility of producing biogas from landflled MSW. An easily degradable fraction of landflled MSW with 8 years of landflling was mined and subjected to chemical characterization and elemental composition analysis. The abbreviation for the study sample was called ED8 – Mined. The low values of lignin (24.5%) and nitrogen content (0.7%) and high values of holocellulose (75.9%) and C/N (46.1%) on dry basis were obtained resulting in materials with the potential to be used for biogas generation. Recal‑citrant materials were found in greater amounts than easily biodegradable fresh MSW fractions. The reuse of energy from landflled MSW can contribute positively to the country’s environment and economy, reducing environmental liabilities and generating energy in a controlled way. In Delta A Sanitary Landfll, Southeastern Brazil, the recovery of the ED8 – Mined would refect a signifcant recovery of about 100,000 tonnes of landflled materials for annual MSW cells of about 450,000 tonnes, allowing recovery of materials and space expansion for rejects.Campus Lima Su

Green Extraction Processes for Complex Samples from Vegetable Matrices Coupled with On-Line Detection System: A Critical Review

The detection of analytes in complex organic matrices requires a series of analytical steps to obtain a reliable analysis. Sample preparation can be the most time-consuming, prolonged, and error-prone step, reducing the reliability of the investigation. This review aims to discuss the advantages and limitations of extracting bioactive compounds, sample preparation techniques, automation, and coupling with on-line detection. This review also evaluates all publications on this topic through a longitudinal bibliometric analysis, applying statistical and mathematical methods to analyze the trends, perspectives, and hot topics of this research area. Furthermore, state-of-the-art green extraction techniques for complex samples from vegetable matrices coupled with analysis systems are presented. Among the extraction techniques for liquid samples, solid-phase extraction was the most common for combined systems in the scientific literature. In contrast, for on-line extraction systems applied for solid samples, supercritical fluid extraction, ultrasound-assisted extraction, microwave-assisted extraction, and pressurized liquid extraction were the most frequent green extraction techniques

Extraction of Flavonoids From Natural Sources Using Modern Techniques

Flavonoids are one of the main groups of polyphenols found in natural products. Traditional flavonoid extraction techniques are being replaced by advanced techniques to reduce energy and solvent consumption, increase efficiency and selectivity, to meet increased market demand and environmental regulations. Advanced technologies, such as microwaves, ultrasound, pressurized liquids, supercritical fluids, and electric fields, are alternatives currently being used. These modern techniques are generally faster, more environmentally friendly, and with higher automation levels compared to conventional extraction techniques. This review will discuss the different methods available for flavonoid extraction from natural sources and the main parameters involved (temperature, solvent, sample quantity, extraction time, among others). Recent trends and their industrial importance are also discussed in detail, providing insight into their potential. Thus, this paper seeks to review the innovations of compound extraction techniques, presenting in each of them their advantages and disadvantages, trying to offer a broader scope in the understanding of flavonoid extraction from different plant matrices

Uso da tecnologia da água subcrítica para a recuperação de compostos fenólicos, açúcares e formação de biochar a partir dos resíduos da agroindústria : conceito de biorrefinaria

Orientadores: Tânia Forster-Carneiro, Julian MartinezTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Nos últimos anos, um dos desafios da sociedade baseia-se no conceito de bioeconomia. Este termo refere-se à produção e conversão sustentável de biomassa em uma variedade de compostos benéficos à saúde, produtos industriais e energia. No entanto, para atingir este desafio, novas políticas serão necessárias para produzir bioprodutos de acordo com a disponibilidade de biomassa em cada área, assim como também a pesquisa deve estar focada em alcançar o desenvolvimento de processos ambientalmente corretos, procurando oportunidades em novas matérias-primas e a utilização de solventes limpos. A palha de cana-de-açúcar é uma excelente fonte de matéria prima, devido a sua grande produção e alto conteúdo de material lignocelulósico, o que a torna uma potencial fonte para produção de biocombustíveis. Além da cana-de-açúcar, outro setor que merece destaque no mercado agroindustrial brasileiro é o da produção de citrus, sendo a laranja a principal representante. A grande quantidade de subprodutos gerados no processamento desta fruta apresenta propriedades bioativas interessantes, que vem sendo utilizadas em inúmeras aplicações nas indústrias de alimentos, saúde, farmacêutica e de cosméticos. Contudo, novos processos ambientalmente corretos que visem a obtenção de compostos bioativos e conversão para plataformas químicas são necessários, sendo um exemplo o processo hidrotérmico proposto neste trabalho, que visa desenvolver a extração de compostos bioativos e conversão sustentável e eficiente da biomassa em produtos químicos com alto valor agregado para a indústria utilizando água como solvente ou meio de reação. Esta tecnologia é uma alternativa promissora para realizar o fracionamento da biomassa, pois o meio permite a transformação das diferentes frações de biomassa através da alteração de parâmetros apropriados como temperatura, pressão e vazão. Além disso, a água é um solvente limpo, seguro e ambientalmente correto. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a palha de cana-de-açúcar e casca de laranja para produção de produtos de maior valor agregado por meio do processo hidrotérmico através dos seguintes métodos: extração com água subcrítica (SWE), hidrólise com água subcrítica (SCW), e processo sequencial extraçãohidrólise.Os resultados obtidos na hidrólise da palha de cana-de-açúcar com água subcrítica mostraram que na temperatura de 200 °C os principais açúcares encontrados nos hidrolisados foram a glicose e açúcares hemicelulósicos, além de subprodutos menores (HMF e furfural), considerados inibidores da fermentação. Os maiores rendimentos foram encontrados para açúcares redutores totais (ART) e conteúdo de glicose, sendo 32,1% (m/m) e 2,1% (m/m) respectivamente. Além disso, análises Termogravimétricas (TGA) e Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) evidenciaram informações relevantes sobre a formação de "biochar" em temperaturas superiores a 200 °C. Os resultados obtidos na extração com água subcrítica da casca de laranja desengordurada (resíduo polar pós extração com CO2 supercrítico) mostraram a recuperação de flavanonas como hesperidina e narirutina. A melhor condição de extração foi obtida a 150 °C e 10 mL/min, resultando em rendimento global de extração igual a 10,63% (m/m), e de flavanonas (hesperidina e narirutina) igual a 210 mg/g de extrato. Os extratos apresentaram alta capacidade antioxidante e a existência de uma correlação elevada e positiva com o conteúdo de fenólicos totais e de hesperidina e narirutina. Quando comparado com técnicas de extração a baixa pressão, o processo com água subcrítica mostrou melhor desempenho. Por fim, ensaios de aproveitamento integral dos resíduos utilizando um processo sequencial extração-hidrólise em água subcrítica para obter frações concentradas de compostos bioativos e açúcares C5 C6 utilizando casca de laranja foram testados. Os resultados mostraram que foi possível recuperar na temperatura de extração (150 °C) flavanonas e compostos solúveis (açúcares livres) com rendimentos de 24.4 mg/g Orange Peel (OP) e 24 mg/g OP respectivamente, e sequencialmente produzir nas temperaturas de hidrólise (200, 225 e 250 °C) açúcares C5 e C6 com baixa quantidade de inibidores. As análises de TGA e FT-IR providenciaram informações sobre a extração de pectina a temperaturas maiores de 200 °CAbstract: In the last years, the challenge is a society based on the concept of bioeconomy. This term refers to the sustainable production and conversion of biomass into a variety of compounds, beneficial to health, or industrial products and energy. In order to accomplish this challenge, new policies will be necessary to develop a decentralized local-scale production to produce bio-products according to the biomass availability in each area, as well as researches must be focused on achieving the development of environmental compatible processes, searching opportunities among new raw materials and by using clean solvents as water or carbon dioxide. Sugarcane straw is an excellent source of raw material, due to its large production and high content of lignocellulosic material, which makes it a potential source for the production of biofuels. In addition to sugarcane, another sector that deserves to be highlighted in the Brazilian agroindustrial market is citrus production, being orange the main representative. The large amount of byproducts generated in the processing of this fruit shows interesting bioactive properties that have been used in numerous applications in the food, health, pharmaceutical and cosmetic industries. The hydrothermal process has been proposed to develop sustainable and efficient conversion of biomass into bioactive compounds beneficial to health and chemicals with high value-added for the industry. It is a promising technology to perform the fractionation of biomass because the reaction medium allows the transformation of the different fractions of biomass by choosing the appropriate conditions. Furthermore, water is a clean, safe and environmentally solvent. The use of the semicontinuos reactor has been proposed to study the behaviour of hydrothermal processes being the results obtained "acceptable" compared to the results found in the literature. This study aimed to study sugarcane straw and orange peel for the production of higher value-added products by hydrothermal process using the following methods: subcritical water extraction (SWE), subcritical water hydrolysis (SCW), and sequential extraction-hydrolysis process. The results obtained in subcritical water hydrolysis of sugarcane straw showed that the main sugars found in the hydrolysates were glucose, xylose, arabinose, and galactose in addition to 5- hydroxymethylfurfural and furfural as minorbyproducts at the temperature of 200 °C. The highest yields were found for total reducing sugars (ART) and glucose content, being 32,1% (w/w) and 2,1% (w/w), respectively. Fourier transform infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis provided additional information on the surface and bulk composition of the residual biomass at temperatures higher than 200 °C. The results obtained in subcritical water extraction (SWE) of flavanones from defatted orange peel (residue from supercritical CO2 extraction) showed that the recovery of phenolic compounds as flavanones: hesperidin and narirutine. The maximum yields of hesperidin (188.74?±?0.51?mg/g extract) and narirutin (21.98?±?1.39?mg/g extract) were obtained at 150?°C and 10?mL/min. These yields accounted for approximately 21% of the total amount of these flavanones in the extracts, leading to the purest extracts. SWE was compared with three conventional extraction methods and the results demonstrated that, compared to conventional extractions, SWE is a highly efficient method for the recovery bioactive compounds with high antioxidant activity. Finally, tests using a sequential extraction-hydrolysis process in subcritical water to obtain concentrated fractions of bioactive compounds and C5 and C6 sugars from orange peel was used. The results showed that it was possible to recover at the extraction temperature (150 °C) flavanones and soluble compounds (free sugars) with yields of 24.4 mg / g OP and 24 mg / g OP respectively, and sequentially produce at the hydrolysis temperatures (200, 225 and 250 °C) C5 and C6 sugars with low inhibitors yields. The TGA and FT-IR analyzes provided information on the extraction of pectin at temperatures higher than 200 °CDoutoradoEngenharia de AlimentosDoutor em Engenharia de AlimentosCAPE

Project and construction of a pilot plant for hydrolysis and gasification in sub/supercritical water

Orientador: Tânia Forster CarneiroDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Novas tecnologias de reaproveitamento de resíduos para a produção de novos produtos com gasto energético estão emergindo como uma forma eficiente e economicamente viável. Tecnologias utilizando água supercrítica podem representar uma alternativa ambientalmente correta, uma vez que promovem o desenvolvimento sustentável em relação aos métodos convencionais. Processos de hidrólise em água supercrítica dispensam solventes ácidos e processos de gaseificação em água supercrítica dispensam a secagem da amostra, ou seja, permitem o emprego de resíduos húmidos. Adicionalmente, processos de hidrólise e gaseificação utilizando fluidos supercríticos permitem um eficiente controle do processo através de pequenas variações nas condições de operação (pressão, temperatura, vazão, etc.). Trata-se de uma tecnologia em fase de desenvolvimento, existindo poucos relatos na literatura sobre sistemas de hidrólise e/ou gaseificação com água supercrítica e processos similares. A unidade piloto proposta neste trabalho permite o estudo dessa tecnologia e utilizando água supercrítica de forma a integrar em um mesmo equipamento dois processos: hidrólise seguida de gaseificação; proporcionando uma melhor relação custo-benefício associada a essas tecnologias. O sistema proposto tem aplicações no desenvolvimento de processos com água em condições sub e supercríticas de temperatura e pressão, buscando a obtenção de açúcares fermentáveis e/ou gases de interesse energético, tais como hidrogênio e metano. O objetivo principal deste trabalho foi projetar e construir um sistema em escala piloto capaz de realizar a conversão do bagaço da cana-de-açúcar em produtos de maior valor agregado, a partir de um reator de hidrólise operando em condições subcríticas de temperatura e pressão, seguido de um reator de gaseificação operando em condições supercríticas de temperatura e pressão, em regime semicontínuo. Testes preliminares foram realizados no reator de hidrólise com o objetivo de otimizar as condições de temperatura e pressão no primeiro reator previamente ao reator de gaseificação. Os resultados das cinéticas de hidrólise, com duração entre 15 e 25 minutos, indicaram altos valores de rendimento de açúcares redutores e redutores totais nas temperaturas de 200 e 250 ºC, independentemente dos valores de pressão estudados. Por outro lado à temperatura de hidrólise de 250 °C foi obtida maior rendimento de hidrólise, esse comportamento pode ser indicado devido a maior formação de açúcares observado neste experimentoAbstract: Waste recycling technologies to produce new products with energy recovery are emerging as efficient and economically viable alternative. Technologies using supercritical water can represent an environmentally friendly alternative, as they promote sustainable development compared to conventional methods. Hydrolysis processes in supercritical water do not require acid solvents and gasification processes in supercritical water dispense sample drying, or allow the use of wet waste. Additionally, hydrolysis and gasification processes using supercritical fluids allow an efficient control of the process by small variations in the operating conditions (pressure, temperature, flow rate, etc.). Since this is a technology under development, there are few reports in the literature on hydrolysis and / or gasification systems with supercritical water and similar processes. The pilot plant proposed in this work allows the study of supercritical water technology to integrating in one device two processes: the hydrolysis followed by gasification, providing a cost-benefit associated with these technologies. The proposed system has applications in process development with water in sub- and supercritical conditions of temperature and pressure to obtain fermentable sugars and / or gases such as hydrogen and methane. The main objective of this work was to design and to build a system at pilot plant scale capable of performing the conversion of sugar cane bagasse into higher added value products and energy, from a hydrolysis reactor operating in subcritical conditions of temperature and pressure followed by a gasification reactor operating in supercritical conditions of temperature and pressure, in a semi-batch system. Preliminary tests were carried out in the hydrolysis reactor in order to determine the optimal temperature and pressure conditions in the first reactor previous to gasification reactor. The results of the hydrolysis kinetics, lasting between 15-25 minutes showed high yield values of reducing sugars and total reducing sugars at the temperatures of 200 and 250 °C, independently of the pressure values studied. On the other hand, to the hydrolysis temperature of 250 ° C was obtained a yield higher hydrolysis, this behavior may be indicated due to larger formation of sugars observed in this experimentMestradoEngenharia de AlimentosMestre em Engenharia de Alimento

Supercritical CO2 extraction of lipophilic molecules from sugarcane straw

The extraction of lipophilic molecules from sugarcane straw is an essential component as a part of a holistic biorefinery. Bearing this in mind, this work focuses on supercritical CO2 (ScCO2) extraction assisted by ultrasound as a clean efficient process. The effects of operating parameters temperature (40 - 60 °C) and ultrasound power (400 W – 800 W) on the ScCO2 global yield and Field emission scanning electron microscopy (FESEM) on solid residue remaining were studied. The maximum global yield of the extracts (0.90 ± 0.10 g extract/ g straw) was obtained at 60 ºC, and 800 W. FESEM was used to analyze the solid residue remaining with and without ultrasound and showed that ultrasound disturbs the cell walls, enhancing the release of the extractable compounds. Statistical analysis showed that the temperature was the parameter that influenced the global yield of the extracts. This technology crucially improves the downstream conversion since ScCO2 not only can be used as an extraction solvent, but also for the pre-treatment. Sugarcane straw lipophilic molecules can be useful in a host of applications, ranging from cosmetics to hard wax polishes, lubricants, coatings, and plasticizers80313318COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPESFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP88887.370357/2019-002015/20630-4; 2018/23835-

Review on Biomass Pyrolysis with a Focus on Bio-Oil Upgrading Techniques

This review provides insights into the current research on pyrolytic bio-oil obtained from different feedstock regarding upgrading techniques and applications such as energy, fuels, chemicals, and carbon materials. Raw bio-oil is not appropriate for transportation and ignition due to undesired properties; therefore, several challenges have been reported regarding its suitable market application. For liquid biofuel production, thermochemical pathways, particularly hydrogenation and deoxygenation, must be carried out, and for chemical production, liquid solvents are mostly used via physical separation. The main issues related to downstream processes with environmental and economic assessment are also covered. The analysis indicates that the major bottlenecks for commercial applications of upgraded bio-oil are the initial stage (upgrading techniques), high production costs, and pilot scale production. Finally, future directions are addressed for the improvement of bio-oil upgrading

Production of biofuel precursors and value-added chemicals from hydrolysates resulting from hydrothermal processing of biomass: A review

The hydrothermal pretreatment route is gaining research interest as a potentially green method for deconstructing lignocellusic biomass. Based on the relevant literature, the conversion of biomass into platform chemicals or energy carriers through hydrothermal processes has been found to be advantageous by reason of enhanced process performance, while being environmentally friendly and technologically innovative. In this review, an assessment has been made of recent research findings and reservations in regard to the synthesis of subcritical and supercritical hydrolysates and the production of platform chemicals namely ethanol, butanol, furfural, hydroxymethylfurfural, lactic acid, levulinic acid and its derivatives, succinic acid, sorbitol, and xylitol. This review also proposes a number of future research-oriented directions to harness the findings of primary research-oriented efforts for developing technically and economically feasible large-scale systems130CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal e Nível SuperiorCNPQ - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPESP – Fundação de Amparo à Pesquisa Do Estado De São PauloNSF - National Science Foundationnão tem303568/2016-02011/19817-1; 2013/04304-4; 2018/05999-0; 2018/14938-41605916; 1554283The authors acknowledge the financial support from the São Paulo Research Foundation – FAPESP (2011/19817-1; 2013/04304-4; 2018/05999-0, 2018/14938-4), and the Novo Nordisk Foundation, Denmark (Grant number: NNF10CC1016517). This study was financed in part by the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Finance Code 001. MAR is thankful to CNPq for the productivity grant (303568/2016-0). WPI contributions were supported by the U.S. National Science Foundation (1605916 and 1554283