An integrated valorization of grape stalks for production of value-added compounds : case study of the production of sugars for second generation ethanol biorefeneries - Tuğba Atatoprak (2021)
A biomassa lignocelulósica é um dos principais recursos energéticos alternativos para lidar com os problemas de aquecimento global e depleção dos recursos de combustíveis fósseis. O bagaço de uva é um exemplo de biomassa lignocelulósica que é composta por celulose, hemicelulose, lignina e outros compostos (ceras, taninos, etc.).. Assim, a valorização integral da biomassa do bagaço de uva branca e vermelha foi realizada de forma a maximizar o seu valor económico, para a produção de bio-açúcares, lignina, compostos fenólicos e nanocelulose. O processo foi iniciado com o fracionamento dos extrativos por Soxlet no qual foi possível verificar que independentemente do processo de extração aplicado, a % de extrativos é consideravelmente maior em bagaço de uva branca do que em uva vermelha (ca. 20%). A remoção da lignina para aumentar a acessibilidade aos açúcares e digestibilidade foi realizada através de uma reação alcalina. As concentrações de lignina mais elevadas (ca. 50 %) foram obtidas utilizando 1 % NaOH durante 60 min. Posteriormente, de forma a obter açucares fermentáveis (bio-açúcares), foram testadas hidrólises ácida e enzimática (celluclast e β-glucosidase) no material deslignificado. A hidrólise com ácido sulfúrico a 3,5% permitiu obter uma concentração máxima de glicose (3,22 g/L), xilose (7,29 g/L) e arabinose (0,91 g/L). No entanto, as concentrações mais elevadas de açúcares foram obtidas por hidrólise enzimática do que por hidrólise ácida diluída, com valores de glicose com 6,06 g/L e xilose com 8,08 g/L. De forma, a validar a fermentabilidade dos açucares, estirpes de Pichia stipitis e Saccharomyces cerevisiae foram avaliadas, e caracterizadas quanto à produção de etanol em meios produzidos com açucares provenientes de ambas as hidrolises ácidas e enzimáticas. Pichia stipitis mostrou ser a estirpe de levedura com o melhor crescimento e produção de etanol nos meios de cultura preparados com os açucares derivados da hidrólise enzimática. Foram obtidos rendimentos de etanol de cerca de 0,22 g/L ao longo dos estudos de fermentação. Saccharomyces cerevisiae foi capaz de produzir etanol em ambos os tipos de meio produzidos com açúcares obtidos das hidrólises ácidas e enzimáticas, mas no geral o rendimento de etanol foi baixo ca. 0,14 g/L e 0,005 g/L respectivamente. Desta forma, foi possível concluir que a fermentação com os meios com açucares derivados da hidrolise enzimática e com a estirpe Pichia stipitis, foram as melhores condições encontradas para produzir etanol. Por fim, a parte cristalina da celulose que não sofreu hidrólise foi valorizada para produção de nanocelulose. Foi possível produzir nanocelulose com tamanhos de ca. 295nm e um potencial zeta de -37 mv. Pela primeira vez, a biomassa de bagaço de uva é reportada como uma fonte de nanocelulose, eventualmente potenciando o seu valor