Produção de açúcares simples de origem celulósica por biocatálise de pastas após pré-tratamento de casca de eucalipto

Abstract

A produção de papel a partir da pasta de eucalipto tem uma enorme relevância económica em Portugal, mas produz quantidades significativas de casca como um produto secundário. O aproveitamento deste resíduo para a produção de outros compostos de valor acrescentado é de elevado interesse, particularmente se permitir reduzir a dependência de fontes não-renováveis para esses mesmos compostos.Através da hidrólise de matérias-primas lenhocelulósicas, podem obter-se açúcares celulósicos simples, que podem por sua vez ser utilizados para produzir compostos de elevada procura, como o etanol, através de uma fermentação simples. A matéria-prima tem que ser pré-tratada para melhorar o acesso aos hidratos de carbono, e a hidrólise destes por enzimas é aquela que produz melhores resultados.O objetivo deste trabalho foi estudar a influência de três tensioativos diferentes (Tween-80, Triton X-100 e PEG 4000) na produção de açúcares a partir da casca de Eucalyptus globulus pré-tratada. Para tal realizaram-se hidrólises enzimáticas com a enzima Celic CTec2, primeiro sem qualquer tensioativo e depois com concentrações variáveis (2, 4 e 6% em massa) de cada um deles. Estudou-se também a influência do pré-tratamento da biomassa lenhocelulósica, utilizando-se amostras de casca de Eucalyptus globulus tratadas apenas com explosão a vapor (steam explosion) e outras com uma combinação desta metodologia com extração etanol/água.O trabalho permitiu concluir que a hidrólise é ligeiramente favorecida em geral pelo uso dos aditivos referidos, sendo que os melhores resultados foram obtidos com o uso de pasta pré-tratada com extração e com o aditivo PEG 4000 com uma concentração de 4%. Nestas condições foram atingidos rendimentos de hidrólise superiores a 90%, claramente acima do rendimento no ensaio de controlo.

Paper production using eucalyptus pulp has a high economic relevance in Portugal, but it leaves significant amounts of bark as an unwanted byproduct. Using this residue to produce compounds of added value is an interesting prospect, especially if it allows for the substitution of non-renewable source raw materials by those wastes.Through the hydrolysis of lignocellulosic raw materials, simple cellulosic sugars can be obtained, which can then be used to produce compounds in high demand, such as ethanol, through simple fermentation. Firstly, this raw material had to undergo a pre-treatment to improve access to carbohydrates. The hydrolysis of these by cellulolytic enzymes was the strategy that produced the best results.The objective of this work was to study the influence of three different surfactants (Tween-80, Triton X-100 and PEG 4000) when producing sugars from the bark of Eucalyptus globulus. For this, a set of enzymatic hydrolysis tests were carried out with the enzyme Cellic CTec2, first without surfactant and then with varying concentrations (2, 4 and 6% by weight) of surfactant. The influence of the substract pre-treatment was also assessed, using samples treated only with steam explosion and other samples with a combination of it and ethanol/water extraction.This work allowed concluding that, in general, the hydrolysis is slightly favored by the use of the aforementioned surfactants, and the best results were obtained with the use of pre-treatment with extraction and with PEG 4000 used as an additive with a concentration of 4%.Under these conditions, hydrolysis yields of over 90% were achieved at this additive concentration, clearly above the yield in the control test.