Produção de etanol de segunda geração

Uma área energética que está sendo explorada vigorosamente por grandes empresas, é a do etanol de segunda geração. Esse álcool, é obtido através do tratamento de materiais lignocelulósicos, ou seja, de origem vegetal (fonte de energia renovável). 

Historicamente, tais materiais têm sido utilizados pelo homem para obter energia. Um exemplo é a queima da madeira, que era utilizada para garantir energia térmica, energia luminosa e auxiliar no combate aos predadores. Com a chegada da Revolução industrial, o carvão mineral se tornou a principal fonte de energia. Depois, com a invenção do motor a explosão, descobriu-se que era possível utilizar o petróleo como combustível e fonte de energia. 

Um dos grandes fatores que vem contribuindo para as pesquisas nessa área, é o fato de que os resíduos utilizados para a sua produção eram descartados, sem nenhum aproveitamento. E agora com o surgimento dessa nova tecnologia, pode-se utilizar materiais como: bagaço da cana-de-açúcar, palha da cana-de-açúcar, borra de café, farelo de trigo, milho, entre outros.

A escolha do melhor material, irá depender da atividade enzimática em cada substrato. Ou seja, dependendo do item escolhido, ele terá uma maior eficiência para a produção em relação ao outro. E a atividade enzimática irá indicar quanto de açúcar solúvel será produzido durante o processo para posterior fermentação e obtenção do álcool.

O processo de obtenção do etanol celulósico irá ocorrer mediante o tratamento da lignina e da hemicelulose, e a quebra da celulose, que juntos formam a parede celular vegetal. As etapas serão as seguintes:

1. COLETA DO SUBSTRATO Podendo ser os materiais lignocelulósicos citados anteriormente.

2. PRÉ TRATAMENTO DO SUBSTRATO O objetivo do pré-tratamento é remover a lignina e a hemicelulose, aumentar o tamanho dos poros e reduzir a cristalinidade da celulose, tornando os polissacarídeos acessíveis para a produção de celulases. O pré-tratamento da biomassa pode ser do tipo biológico, físico ou químico. Sendo um destes, o tratamento com peróxido de hidrogênio. 

3. PRODUÇÃO DAS ENZIMAS As enzimas são proteínas que catalizam (aceleram) reações químicas. Elas serão responsáveis pela degradação da celulose, principal composto presente nas células vegetais. A enzima mais utilizada para essa função é a celulase, que será obtida através da digestão de carbono de fungos e bactérias. 

4. HIDRÓLISE DA CELULOSE Na quarta etapa, as celulases irão entrar em contato com o substrato utilizado e irá acontecer a hidrólise enzimática, ou seja, a quebra da celulose. Por isso que o etanol de segunda geração também é chamado de etanol celulósico. Após a hidrólise, será obtido o chamado vinho fermentado, que possui leveduras, açúcar não fermentado e cerca de 10% de etanol. 

5. DESTILAÇÃO DA MISTURA Como temos agora um produto que é uma mistura, mas queremos apenas um deles, podemos utilizar a destilação que tem como princípio de funcionamento: separar misturas através do aquecimento. Sendo assim, o líquido é colocado em colunas de destilação, nas quais ele é aquecido até evaporar. Na evaporação, seguida da condensação (transformação em líquido), é separado o vinho do etanol. Com isso, temos a obtenção do etanol de segunda geração. 

*Essas etapas podem ainda passar por processos de reaproveitamento e purificação. Sendo elas as mais básicas mediantes as novas tecnologias que estão sendo estudas no mercado. 

Ighor de Sousa  Diretoria de Projetos do Portal do Petroleiro Graduando em Engenharia Química

Referências

CASTRO, A. M. D., PEREIRA JR, N. Produção, propriedades e aplicação de celulases na hidrólise de resíduos agroindustriais. Química Nova, v. 33, p. 181-188, 2010.

COUGHLAN, M. P.; LJUNGDAHL, G. Biochemistry and Genetics of Cellulose Degradation. London:Academic Press Limited,1988, p.11- 30.

GOULD, J. M. Studies on the mechanism of alkaline peroxide delignification of agricultural residues. Biotechnology and Bioengineering, 27(3):225-231, 1985.

RABELO, S. C. Avaliação de desempenho do pré-tratamento com peróxido de hidrogênio alcalino para a hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar. 2007. 180 f. Dissertação ( mestrado em engenharia química) – programa de pós graduação em engenharia química, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Campinas, 2007.

RAHARDJO, Y.S.P, TRAMPER, J., RINZEMA, A. Modeling conversion and transport phenomena in solid-state fermentation: a review and perspectives. Biotechnology Advances, v.24, p.161-179, 2006.

SÁNCHEZ C. Lignocellulosic residues: Biodegradation and bioconversion by fungi. Biotechnology Advances, v.27, p.185–194, 2009.