monografia danilo final

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” – UNESP INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS, LETRAS E CIÊNCIAS EXATAS IBILCE CURSO DE QUÍMICA AMBIENTAL DANILO PRATES USO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM SOLUÇÃO DE GLICEROL NO PRÉ-TRATAMENTO DE BAGAÇO DE CANA PARA DESLIGNIFICAÇÃO SÃO JOSÉ DO RIO PRETO/SP 2010 DANILO PRATES

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Page 1: MONOGRAFIA DANILO Final

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” – UNESP

INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS, LETRAS E CIÊNCIAS EXATAS – IBILCE

CURSO DE QUÍMICA AMBIENTAL

DANILO PRATES

USO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM SOLUÇÃO DE GLICEROL NO

PRÉ-TRATAMENTO DE BAGAÇO DE CANA PARA DESLIGNIFICAÇÃO

SÃO JOSÉ DO RIO PRETO/SP

2010

DANILO PRATES

Page 2: MONOGRAFIA DANILO Final

1

USO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM SOLUÇÃO DE GLICEROL NO

PRÉ-TRATAMENTO DE BAGAÇO DE CANA PARA HIDRÓLISE

ENZIMÁTICA

Monografia apresentada objetivando a obtenção do

grau de Bacharel em Química Ambiental à

Universidade Estadual Paulista.

Orientador: Prof. Dr. Maurício Boscolo.

SÃO JOSÉ DO RIO PRETO/SP

2010

DANILO PRATES

Page 3: MONOGRAFIA DANILO Final

2

USO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM SOLUÇÃO DE GLICEROL NO

PRÉ-TRATAMENTO DE BAGAÇO DE CANA PARA HIDRÓLISE

ENZIMÁTICA

Monografia apresentada objetivando a obtenção do

grau de Bacharel em Química Ambiental à

Universidade Estadual Paulista, na área de Química

Instrumental.

Aprovada em: / /

______________________________

Prof. Dr. Maurício Boscolo

Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”

Orientador

______________________________

Prof. Dr.

Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”

Avaliador

______________________________

Prof. Dr.

Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”

Avaliadora

Page 4: MONOGRAFIA DANILO Final

3

DEDICO ESTE TRABALHO A MINHA FAMÍLIA, E AS

PESSOAS MAIS IMPORTANTES DA MINHA VIDA, MEUS

PAIS, O SR. SILAS PEREIRA PRATES E SRª. ELENIR

BORACINI PRATES, POR ME APOIAREM SEMPRE

DURANTE TODO O PERÍODO UNIVERSITÁRIO.

Page 5: MONOGRAFIA DANILO Final

4

AGRADECIMENTOS

AGRADEÇO PRIMEIRAMENTE AOS MEUS FAMILIARES, PELO APOIO DADO DURANTE TODA

MINHA VIDA, PRINCIPALMENTE DURANTE A VIDA ACADÊMICA.

AGRADEÇO TAMBÉM AOS MEUS COLEGAS DE SALA, POR, DURANTE TODO PERÍODO DE

AULAS, SEMPRE PROPORCIONAREM UM ÓTIMO AMBIENTE PARA A CONVIVÊNCIA.

AGRADEÇO ESPECIALMENTE AOS AMIGOS GUSTAVO, LÍVIA E VÂNIA, PELAS RISADAS,

DISCORDÂNCIAS E CONCORDÂNCIAS E POR TODOS OS MOMENTOS INESQUECÍVEIS QUE PASSAMOS

JUNTOS TANTO DENTRO QUANTO FORA DA UNIVERSIDADE.

AGRADEÇO TAMBÉM AO MARQUINHO, BRUNIM, BRUNÃO, RUAN, RENAN, PAULETE,

MINEIRO, ROBINHO E LUKINHAS PELOS MOMENTOS CÔMICOS DURANTE TODO O PERÍODO

ACADÊMICO.

AGRADEÇO EM ESPECIAL AO PROFESSOR DOUTOR MAURÍCIO BOSCOLO POR SER MEU

ORIENTADOR E ME AJUDAR MUITO NA INICIAÇÃO CIENTÍFICA, DANDO TODO O APOIO E

LIBERDADE PARA A REALIZAÇÃO DOS EXPERIMENTOS EM SEU LABORATÓRIO.

AGRADEÇO A TODOS OS DOCENTES DA UNESP DO CAMPOS DE SÃO JOSÉ DO RIO PRETO

QUE MINISTRARAM AULAS DAS QUAIS EU ESTIVE PRESENTE, PELA OPORTUNIDADE QUE ME FOI

DADA DE AGREGAR CONHECIMENTO.

AGRADEÇO MINHA MÃE, MEU PAI, MINHA IRMÃ, MEU IRMÃO E MINHA NAMORADA POR

SUPORTAREM MINHAS CRÍTICAS, DESABAFOS E BRINCADEIRAS.

Page 6: MONOGRAFIA DANILO Final

5

RESUMO

Atualmente tem-se elevado cada vez mais a busca por energias renováveis, quadro no

qual o Brasil tem se mostrado ser um dos países com maior porcentagem de energia renovável

em sua matriz energética, 47,2% no ano de 2009. Portanto, conseguir aumentar a quantidade

de etanol produzida sem ter que aumentar a área cultivada de cana de açúcar é um desafio que

está caminhando para o uso do bagaço de cana como matéria prima para essa produção de

etanol de segunda linha, também conhecido como bioetanol. Para tanto, a celulose (50%) do

bagaço de cana que está associada à hemicelulose (25%) e à lignina (25%) não pode sofrer

fermentação direta, pois os microorganismos fermentadores não conseguem atingir os

polímeros de glicose da celulose. Uma maneira de facilitar o acesso à celulose é a retirada da

lignina presente no bagaço. A finalidade desse trabalho foi promover a retirada da lignina

valendo-se de reações oxidativas (solução de peróxido de hidrogênio em glicerol com meio

básico) e térmicas (aquecimento em forno de microondas). Foram utilizadas soluções com

concentrações que variaram de 1,5% a 12% de peróxido de hidrogênio em glicerol e os

tempos de aquecimento em microondas foram de 1minuto, 1 minuto e 30 segundos e 2

minutos. A metodologia de análise de compostos fenólicos, provenientes da quebra da

lignina, foi a metodologia de Folin-Ciocalteau. Os tratamentos foram realizados em triplicata

para uma maior confiabilidade nos resultados. Em média, o tratamento que obteve uma maior

perda de massa total foi o realizado com amostra impregnada com solução a 3% de peróxido

de hidrogênio em glicerol e levada a aquecimento em microondas por 2 minutos, a qual

apresentou 44,89% de perda de massa. Esse tratamento também foi o que resultou numa

concentração maior de compostos fenólicos, em média, foram retiradas 16,1 mg de fenóis por

grama de bagaço tratado.

Palavras-Chave: Deslignificação, Microondas, Bagaço de Cana.

Page 7: MONOGRAFIA DANILO Final

6

ABSTRACT

Currently have risen increasingly search for renewable energy, the framework in

which Brazil has been shown to be one of the countries with highest percentage of renewable

energy in its energy matrix, 47,2% in 2009. So, can increase the amount of ethanol produced

without having to increase the acreage of sugarcane is a challenge that is moving toward the

use of sugarcane bagasse as raw material for ethanol production from this second line, also

known as bioethanol. For this purpose, cellulose (50%) of bagasse which is associated with

hemicellulose (25%) and lignin (25%) cannot undergo direct fermentation, because the

fermenting microorganisms do not reach the glucose polymers of cellulose. One way to

facilitate access to the pulp is removed from the lignin present in bagasse. The purpose of this

study was to promote the removal of lignin by availing itself of oxidative reactions (hydrogen

peroxide solution in basic medium with glycerol) and thermal (heat in microwave).Solutions

were used with concentrations ranging from 1,5% to 12% hydrogen peroxide in glycerol and

the heating times were 1 minute in microwave, 1 minute and 30 seconds and 2 minutes. The

methodology for analysis of phenolic compounds from the breakdown of lignin, was the

method of Folin-Ciocalteau. The treatments were performed in triplicate for more reliable

results. On average, the treatment they received a greater total weight loss was conducted with

a sample impregnated with 3% solution of hydrogen peroxide in glycerol and taken to heating

in the microwave for 2 minutes, which showed 44,89% of loss mass. This treatment was also

resulting in a higher concentration of phenolic compounds, on average, were taken 16.1 mg of

phenol per gram of bagasse.

Keywords: Delignification, Microwave, Cane Bagasse.

Page 8: MONOGRAFIA DANILO Final

7

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1. EXEMPLO DE UM FRAGMENTO DE CELULOSE. ................................. 14

FIGURA 2. EXEMPLO DE FRAGMENTO DE ESTRUTURA DA LIGNINA. ............. 16

FIGURA 3. ESQUEMA DE UM FORNO DE MICROONDAS. ....................................... 20

FIGURA 4. ESTRUTURA QUÍMICA DO GLICEROL. .................................................. 22

FIGURA 5. ALÍQUOTAS DE 10 ML RETIRADAS APÓS O TRATAMENTO NO

MICROONDAS. ............................................................................................................. 24

FIGURA 6. MICROONDAS ADAPTADO UTILIZADO NA REALIZAÇÃO DOS

EXPERIMENTOS, NOTE QUE O BALÃO ESTÁ SUSPENSO, FICA MANTIDO

ASSIM POR MEIO DA BOMBA DE VÁCUO. .......................................................... 26

FIGURA 7. BOMBA DE VÁCUO ACOPLADA AO CONDENSADOR DO ROTOR. . 26

FIGURA 8. ROTOR ACOPLADO AO MICROONDAS COM A FINALIDADE DE

ROTACIONAR O BALÃO NO INTERIOR DO MICROONDAS DURANTE O

AQUECIMENTO. .......................................................................................................... 27

FIGURA 9. PLACAS DE PETRI COM BAGAÇO PRÉ-TRATADO. ............................. 28

FIGURA 10. CONCENTRAÇÃO X ABSORBÂNCIA DOS PADRÕES DE ÁCIDO

GÁLICO .......................................................................................................................... 30

Page 9: MONOGRAFIA DANILO Final

8

LISTA DE TABELAS

TABELA 1. RESUMO DA OFERTA INTERNA DE ENERGIA - BRASIL. .................. 11

TABELA 2. PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DO GLICEROL. .......................... 22

TABELA 3. VARIAÇÃO DE MASSA DAS AMOSTRAS DE BAGAÇO DE CANA

PRÉ-TRATADAS COM DIFERENTES CONCENTRAÇÕES DE GLICEROL E

PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM DIFERENTES TEMPOS NO

MICROONDAS. ............................................................................................................. 29

TABELA 4. VARIAÇÃO DE DESLIGNIFICAÇÃO DAS AMOSTRAS DE BAGAÇO

PRÉ-TRATADAS COM DIFERENTES SOLUÇÕES DE GLICEROL E

PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM DIFERENTES TEMPOS NO

MICROONDAS. ............................................................................................................. 31

Page 10: MONOGRAFIA DANILO Final

9

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 11

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA: ................................................................................................ 12

2.1 BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR: ............................................................................. 12

2.2 O MATERIAL LIGNOCELULÓSICO: ........................................................................ 13

2.3 CELULOSE: ......................................................................................................................... 13

2.4 HEMICELULOSE: ............................................................................................................. 14

2.5 LIGNINA: .............................................................................................................................. 15

2.6 OXIGÊNIO SINGLETE, 1O2 (

1ΔG): ................................................................................ 16

2.7 HIDRÓLISE ENZIMÁTICA: .......................................................................................... 18

2.8 PRÉ-TRATAMENTO TÉRMICO: ................................................................................. 19

2.9 MICROONDAS: .................................................................................................................. 20

2.10 ORGANOSOLV: ............................................................................................................... 21

2.11 O USO DO GLICEROL: ................................................................................................. 22

3 OBJETIVO .................................................................................................................................... 23

4 MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................................................... 23

4.1 BAGAÇO DE CANA: ......................................................................................................... 23

4.2 SOLUÇÕES UTILIZADAS NO TRATAMENTO: ..................................................... 24

4.3 MICROONDAS: .................................................................................................................. 25

4.4 METODOLOGIA FOLIN-CIOCALTEAU: ................................................................. 27

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................... 28

Page 11: MONOGRAFIA DANILO Final

10

5.1 PERDA DE MASSA:........................................................................................................... 28

5.2 ANÁLISE ESPECTROFOTOMÉTRICA: .................................................................... 29

6 CONCLUSÃO ............................................................................................................................... 31

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 32

Page 12: MONOGRAFIA DANILO Final

11

1 INTRODUÇÃO

De acordo com o Ministério de Minas e Energia, a demanda total de energia no Brasil

(Oferta Interna de Energia – OIE), em 2009, atingiu 243,7 milhões de tep – toneladas

equivalentes de petróleo -, para o ano de 2010 a taxa de crescimento para a demanda total de

energia foi estipulada em 9,5%. A expectativa do governo é que o Produto Interno Bruto –

PIB cresça 5% ou mais no ano de 2010. Ocorreu uma diminuição da oferta interna de energia

total do ano de 2008 para o ano de 2009, porém houve um aumento da oferta de energia

proveniente de fontes renováveis (hidráulica e derivados de cana-de-açúcar). A energia

renovável passou a representar 47,2% da Matriz Energética Brasileira (MEB) em 2009 (MME

Brasil, 2009).

Tabela 1. Resumo da Oferta Interna de Energia - Brasil.

ESPECIFICAÇÃO

103 tep

09/08 %

Estrutura %

2008 2009 2008 2009

NÃO-RENOVÁVEL 136.616 128.726 - 5,78 54,1 52,8

PETRÓLEO E DERIVADOS 92.410 92.263 - 0,15 36,6 37,9

GÁS NATURAL 25.934 21.329 -1,94 10,3 8,8

CARVÃO MINERAL E DERIVADOS 14.562 11.706 - 19,61 5,8 4,8

URÂNIO (U3O8) E DERIVADOS 3.709 3.428 - 7,58 1,5 1,4

RENOVÁVEL 115.981 114.953 - 0,89 45,9 47,2

HIDRÁULICA E ELETRICIDADE 35.412 37.036 4,59 14,0 15,2

LENHA E CARVÃO VEGETAL 29.227 24.610 - 15,80 11,6 10,1

DERIVADOS DA CANA-DE-AÇÚCAR 42.866 43.971 2,58 17,0 18,0

OUTRAS RENOVÁVEIS 8.475 9.336 10,16 3,4 3,8

TOTAL 252.596 243.679 - 3,53 100,0 100,0

Fonte: Ministério de Minas e Energia – Brasil, 2010.

Dentre os 243,7 milhões de tep da OIE total, 47,2% são correspondentes à oferta

interna de energia renovável. Essa proporção é uma das mais altas do mundo, em contraste

relevante com a média mundial, de 12,7%, e mais ainda com a média dos países da OECD

(Organização de Cooperação e de Desenvolvimento Econômicos), em sua grande maioria

países desenvolvidos, de apenas 6,2% (MME – 2009).

Devido a este grande aumento da demanda de energia renovável, não só no Brasil

como nos países desenvolvidos e em desenvolvimento, e também pela diminuição acentuada

Page 13: MONOGRAFIA DANILO Final

12

de recursos energéticos não renováveis, há cada vez mais interesse pela biomassa e pela

bioenergia.

Acredita-se que o etanol é o substituto da gasolina mais viável. A maioria dos países

deseja fabricar e utilizar o etanol; para isso muitas tecnologias estão sendo desenvolvidas a

fim de que a produção seja local, econômica e tecnicamente viável. A tecnologia do

etanol celulósico ou etanol de segunda geração é a que tem obtido maior destaque e atenção

nos países desenvolvidos.

Os resíduos agrícolas vêem sendo muito utilizados como matéria-prima para estudos

de produção do etanol celulósico, exemplos: palha de arroz, farelo de trigo, fibra de alfafa

(SREENATH et al., 2001), palha de trigo, serragem de madeira, casca de arroz e palha de

milho e o bagaço de cana-de-açúcar que corresponde a 1/3 da biomassa da cana.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA:

2.1 Bagaço de cana-de-açúcar:

O Brasil é um dos maiores produtores de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) do

mundo. A produção brasileira de cana na safra de 2008/2009 superou a marca de 569 milhões

de toneladas (ÚNICA, 2010). Por esse motivo, um dos resíduos celulósicos agroindustriais

mais abundantes é o bagaço de cana-de-açúcar, um material fibroso obtido após o

esmagamento e extração do suco da cana-de-açúcar (30% da massa total da cana e com 50%

de umidade). A partir de uma tonelada de cana-de-açúcar são produzidos 276 kg de bagaço e

165 kg de palha (DEDINI, 2004).

Cerca de 50% do bagaço de cana é composto de celulose (polímero de glicose), onde a

maior parte encontra-se numa estrutura cristalina; outros 25% são hemicelulose (polímero

amorfo geralmente formado por xilose, arabinose, galactose, glicose e manose). O restante é

principalmente lignina, além de quantidades pequenas de minerais, cera e outros compostos

(SUN et al, 2004). É geralmente usado como combustível para as caldeiras (PANDEY et al,

2000). Portanto, para gerar 4 mil MW seria necessário um investimento de US$ 4 bilhões, o

que dificulta a implementação deste processo em algumas indústrias (COM CIÊNCIA, 2001).

Além disso, estima-se que há um excedente de 12 a 15 milhões de toneladas desse material

anualmente, e esse valor tende a aumentar com o avanço na produção da cana-de-açúcar

(REZENDE et al, 2002).

Page 14: MONOGRAFIA DANILO Final

13

Recentemente, o uso de resíduos agroindustriais aumentou expressivamente, incluindo

o bagaço de cana-de-açúcar. Este tem sido utilizado em diversos processos e para fabricação

de diferentes produtos, que incluem geração de eletricidade, produção de papel e celulose, na

indústria química, como material alternativo na construção civil, como ração animal e na

produção de biomassa microbiana. Contudo, um excesso de bagaço ainda não é utilizado, o

que pode causar sérios problemas de estocagem e poluição ambiental. Alguns autores

afirmam que esse excedente pode chegar a 10% em usinas com destilaria anexa ou a 30% em

destilarias autônomas.

Esse excedente pode ser utilizado para produção de bioetanol, mas as técnicas de

obtenção de etanol a partir desses resíduos lignocelulósicos ainda não foram bem

desenvolvidas para escala industrial. Muitos estudos em todo mundo estão sendo realizados

para viabilizar essas técnicas.

2.2 O Material Lignocelulósico:

A lignocelulose é a biomassa renovável produzida pela fotossíntese mais abundante na

Terra, anualmente 200 bilhões de toneladas são produzidos no mundo todo (RAGAUSKAS et

al., 2006; ZHANG et al., 2006b). É encontrada na parede celular de vegetais e é composto por

três principais biopolímeros: celulose, hemicelulose e lignina (DING & HIMMEL, 2006). A

estrutura e composição da lignocelulose variam para cada espécie de planta, parte da planta e

do tipo de crescimento (DING & HIMMEL).

Os biopolímeros que constituem a lignocelulose são encontrados na seguinte

porcentagem: 50% de celulose, 25% de hemicelulose e 25% de lignina, aproximadamente.

Devido a isso, um grande passo no processo de ciclagem de carbono na natureza é a

biodegradação da lignina (AMER; DREW, 1980).

Estes biopolímeros em associação conferem uma estrutura complexa e compacta que

protegem a celulose, ao mesmo tempo que suas variações em quantidade fornecem a estrutura

física necessária para cada tipo de material vegetal.

2.3 Celulose:

A celulose é o componente principal de todas as plantas, cerca de um terço a metade

do tecido das plantas é formado por celulose, que é reabastecida constantemente pela

Page 15: MONOGRAFIA DANILO Final

14

fotossíntese, com estimativas de uma biossíntese anual no mundo de 1011 toneladas

(GOODGER, 1976).

Quimicamente, a celulose é um homopolissacarídeo linear composto por unidades de

glicose unidas por ligações glicosídicas do tipo β-(1→4) (CAMPBELL, 2000). As cadeias de

celulose são ligadas e formam feixes de celulose. A celulose está disposta em parte numa

estrutura cristalina organizada e em parte não tão organizada, uma estrutura amorfa. As forças

intermoleculares fortes entre as cadeias de celulose favorecem a formação dos feixes

cristalinos, conferindo elevada resistência e fazendo com que fiquem inertes à ação de

solventes comuns (CAMPBELL, 2000). Estes feixes de celulose são geralmente

independentes e fracamente ligados por ligações hidrogênio (LAUREANO-PEREZ et al,

2005).

Figura 1. Exemplo de um fragmento de celulose.

2.4 Hemicelulose:

A hemicelulose é um heteropolissacarídeo altamente ramificado de estrutura complexa

e, geralmente, amorfa, formada por diferentes tipos de pentoses (como xilose e arabinose),

hexoses (como manose, glicose e galactose), ácidos derivados de açúcares. O componente

predominante da hemicelulose em madeiras duras e resíduos agrícolas, como grama e palha, é

a xilana; enquanto a glicomanana é o principal em madeiras moles (SAHA, 2003). Conforme

a composição e predominância de monossacarídeos podem ser classificadas como: xilanas,

mananas, arabinanas, galactanas, arabino-xilanas, entre outras.

Page 16: MONOGRAFIA DANILO Final

15

Seu peso molecular é menor que o da celulose e possui cadeias laterais curtas

formadas por diferentes açúcares, que são facilmente hidrolisados (FENGEL & WEGENER,

1984).

Está intimamente associada com a lignina e a celulose; liga-se firmemente as

microfibrilas de celulose, mantendo ligações cruzadas através de ligações hidrogênio e dando

mais rigidez ao complexo celulose-hemicelulose-lignina (LAUREANO-PEREZ et al, 2005).

Os diferentes compostos de hemicelulose a seguir estão em ordem decrescente de

solubilidade: manose, xilose, glicose, arabinose e galactose. A solubilidade destes aumenta

com o aumento da temperatura. Para alguns pesquisadores a solubilização dos compostos da

hemicelulose em água começa em cerca de 180 °C sob condições neutras, enquanto para

outros, parte da hemicelulose solubiliza-se a partir de 150 °C.

Entretanto, a solubilização de componentes do material lignocelulósico não depende

apenas da temperatura, mas também da umidade e do pH (FENGEL & WEGENER, 1984).

Entre a celulose, a hemicelulose e a lignina, a hemicelulose é a mais sensível térmica e

quimicamente. Durante o pré-tratamento térmico e químico os primeiros grupos a reagirem

são as ramificações da hemicelulose, em seguida a cadeia principal (SWEET & WINANDY,

1999).

2.5 Lignina:

A lignina é depois da celulose e da hemicelulose, um dos polímeros mais abundantes

na natureza e está presente na parede celular vegetal.

Um polímero heterogêneo composto principalmente por unidades de fenilpropano

umas ligadas nas outras (Figura 2). Está presente em toda biomassa lignocelulósica;

entretanto, no processo de produção de bioetanol a lignina é um resíduo (HAMELINK et al,

2005).

A função da lignina é proteger a planta do ataque microbiano e apenas poucos

microorganismos, incluindo rot-fungi e algumas bactérias, podem degradá-la. A lignina

restringe a hidrólise protegendo a superfície da celulose e fixando ou inativando as enzimas.

Já é compreendido que a ligação forte entre a lignina e a celulose impediu o inchaço das

fibras, afetando desse modo à acessibilidade da enzima à celulose; também não solúvel em

água e oticamente inativo; tudo isso faz com que a lignina seja muito resistente. Para resolver

este problema, muitos estudos mostraram que remover a lignina aumenta a hidrólise

enzimática (WYMAN et al, 2005).

Page 17: MONOGRAFIA DANILO Final

16

A conversão de celulose e hemicelulose em biocombustíveis e produtos químicos

faz com que a lignina se torne um subproduto. Como subproduto, a lignina pode ser queimada

para gerar calor e eletricidade, ou então ser usada para fabricar materiais poliméricos. Existem

muitas publicações sobre a remoção da lignina, porém muito ainda deve ser pesquisado.

A lignina, assim como a hemicelulose, normalmente começa a se dissolver em água

numa temperatura de 180°C em condições neutras (BOBLETER, 1994). A solubilidade da

lignina em meio ácido, neutro e alcalino depende, entretanto do precursor da lignina

(GRABBER, 2005).

Figura 2. Exemplo de fragmento de estrutura da lignina.

2.6 Oxigênio Singlete, 1O2 (

1Δg):

O oxigênio singlete é considerado uma das mais reativas espécies de oxigênio.

Embora as reações induzidas pelo radical hidróxi sejam muito eficientes, o oxigênio singlete

mostra-se muito mais seletivo, atuando em processos envolvendo transferência de elétrons

(KLOPER, 1985; CHING, 1975), onde o substrato é uma espécie rica em elétrons, ou possui

sítios ricos em elétrons na sua estrutura

Uma forma clássica de produção de oxigênio singlete, consiste na reação 1:

HOOH + ClO-

1O2 (

1Δg) + H2O + Cl

- (1)

Outras evidências da produção de oxigênio singlete em reações envolvendo a

decomposição do peróxido de hidrogênio em meio alcalino tem sido explicitadas, por meio de

Page 18: MONOGRAFIA DANILO Final

17

reações envolvendo a degradação de compostos-modelo de ligninas (GELLERSTEDTet al,

1980).

O tempo de vida do oxigênio singlete depende fortemente da natureza do solvente

(KEARNS, 1971), sendo este então um fator limitante em reações envolvendo esta espécie

ativa de oxigênio. No entanto, verificou-se que uma diminuição na polaridade do solvente

favorece a oxidação do substrato (MACHADO, 1993).

O oxigênio singlete pode ser desativado pelo substrato presente em solução, através de

processos de supressão física e química, exemplificados nas reações 2 e 3 (WILKINSON,

1981).

1O2 (

1Δg) + A A +

3O2 (Supressão Física) (2)

1O2 (

1Δg) + A AO2 PRODUTOS (Supressão Química) (3)

O efeito da supressão física do oxigênio singlete reflete-se na perda de eficiência do

consumo de substrato. Assim, na presença de um agente supressor, a velocidade de oxidação

de um dado substrato tenderá a sofrer decréscimo, quanto maior for a concentração deste em

solução. Azoteto é um supressor iônico freqüentemente empregado no monitoramento de

oxigênio singlete (KRALJIE, 1978).

O oxigênio singlete participa de um grande número de processos oxidativos, incluindo

processos vitais, no desgaste de materiais poliméricos (TANIELIAN et al, 1992), nos

processos de envelhecimento de sistemas vivos (MENEGHINI, 1987), mecanismos de defesa

dos sistemas vivos (fagocitose) (ALLEN et al, 1972), e processos carcinogênicos (STARK et

al, 1990).

Em geral, associado ao oxigênio singlete, principalmente se o meio se encontrar

alcalino (BIELSKI, et al, 1977), podem ser detectados os íons-radicais superóxido (O2-•).

Essas espécies iônico-radicalares podem, na presença de peróxido de hidrogênio, dar origem a

oxigênio singlete, como mostrado na equação 4:

O2•- + HOOH HO

- + HO

• +

1O2 (4)

essa reação é conhecida como reação de Haber-Weiss( HALLIWELL, 1981). Também, na

presença de radicais hidróxi tem sido reportada a produção de oxigênio singlete por um

processo de transferência de elétron (reação 5), (ARNESON, 1970).

O2•- + HOOH

1O2 + HO

- (5)

Page 19: MONOGRAFIA DANILO Final

18

A dismutação espontânea de dois mols de superóxido também pode dar origem a

oxigênio singlete (reação 6), (MAYEDA e BARD, 1974)..

2 O2•-

H+

HOOH + 1O2 (6)

No entanto, esses mesmos íons-radicais estão associados a processos de desativação

do oxigênio singlete (KHAN, 1977). Esse ânion-radical está presente em oxidações biológicas

(FRIDOVICH, 1976).

2.7 Hidrólise Enzimática:

A hidrólise enzimática é realizada por enzimas celulases que são altamente

específicas. Os produtos da hidrólise são geralmente açúcares redutores, incluindo a glicose.

O custo da hidrólise enzimática é baixo, comparado com hidrólises ácidas ou alcalinas,

porque a hidrólise enzimática é usualmente conduzida em condições suaves (pH 4,8 e

temperatura de 45-50°C) e não causa problema de corrosão.

Tanto bactérias quanto fungos podem produzir celulases para a hidrólise de materiais

lignocelulósicos. Esses microorganismos podem ser aeróbicos ou anaeróbicos, mesofílicos ou

termofílicos. Devido ao fato das bactérias anaeróbicas terem uma taxa de crescimento lenta e

necessitarem de condições anaeróbicas, a maioria da pesquisas feitas para celulase comercial

está focada nos fungos.

As celulases são geralmente uma mistura de diversas enzimas. Pelo menos três

maiores grupos de celulases estão envolvidos no processo de hidrólise: (1) endoglucanases,

que atacam regiões de baixa cristalinidade da fibra de celulose, criando extremidades livres;

(2) exo-glucanases, que degradam a molécula principal removendo unidades de celobiose das

extremidades livres; (3) ß-glucosidases, que hidrolisam a celobiose para produzir glicose.

Além dos três maiores grupos de celulases, há também um grupo de enzimas que atacam a

hemicelulose, como a glucoronidase, acetilesterase, xilanase, β-xilosidase, galactomananose e

glicomananose.

Durante a hidrólise enzimática, a celulose é degradada por enzimas celulases a

açúcares redutores que são fermentados por fungos ou bactérias a etanol (SUN & CHEN,

2002).

Page 20: MONOGRAFIA DANILO Final

19

A hidrólise da celulose consiste de três etapas: (1) adsorção das enzimas na

superfície da celulose, (2) biodegradação da celulose a açúcares fermentescíveis e (3)

dessorção da celulase (SUN & CHEN, 2002).

O maior obstáculo da utilização efetiva da lignocelulose é a sua cristalinidade e a

resistência à hidrólise enzimática; por isso, o pré-tratamento tem como por objetivo melhorar

a digestibilidade da biomassa lignocelulósica. Cada pré-tratamento tem seu próprio efeito na

celulose, na hemicelulose e na lignina. Os principais efeitos são: dissolução da hemicelulose e

alteração da estrutura da lignina, providenciando um melhor acesso à celulose pelas enzimas

hidrolíticas (HENDRIKS & ZEEMAN, 2008).

A finalidade do pré-tratamento é remover a lignina e a hemicelulose, reduzir a

cristalinidade da celulose e aumentar a porosidade dos materiais. O pré-tratamento deve

cumprir as seguintes exigências: (1) melhorar a formação de açúcares ou a habilidade

subseqüente de formar açúcares pela hidrólise enzimática; (2) evitar a degradação ou a perda

de carboidratos; (3) evitar a formação de subprodutos inibidores dos processos de hidrólise e

fermentação e (4) ter um bom custo benefício (ADSUL et al, 2005; MARTÍN et al, 2006).

2.8 Pré-tratamento térmico:

Durante o pré-tratamento térmico a biomassa lignocelulósica é aquecida. Numa

temperatura de 150 a 180 °C, parte da biomassa, primeiramente a hemicelulose e depois a

lignina, começa a se solubilizar (BOBLETER, 1994). A composição da cadeia principal da

hemicelulose e das suas ramificações determina a sua estabilidade térmica. Dentre os dois

principais componentes da hemicelulose (xilana e glucomanana), a xilana é a menos estável,

sendo, porém, pequena a diferença. A solubilização da hemicelulose começa geralmente em

180°C. Esta temperatura de 180°C indica que uma reação exotérmica da hemicelulose

começou, pois a reatividade térmica da lignocelulose depende em maior parte da sua

composição (FENGEL & WEGENER, 1984).

Durante o processo térmico uma parte da hemicelulose é hidrolisada e forma ácidos

(GREGG & SADDLER, 1996).

O pré-tratamento térmico com temperatura de 160°C ou com temperaturas mais

elevadas causa, além da solubilização da hemicelulose, a solubilização da lignina. Os

compostos produzidos pela solubilização da lignina são quase sempre compostos fenólicos e

na maioria das vezes são inibidores de microorganismos ou causam efeitos tóxicos

(GOSSETT et al, 1982). Estes compostos solúveis da lignina são muito reativos e, se não

Page 21: MONOGRAFIA DANILO Final

20

Figura 3. Esquema de um forno de microondas.

forem removidos rapidamente, se condensam e precipitam (LIU & WYMAN, 2003). Os

compostos fenólicos formados pela solubilização da lignina podem inibir os processos de

hidrólise e fermentação.

Os pré-tratamentos térmicos são: tratamento com vapor (“steam treatment”),

hidrotermólise (“Hot water”).

2.9 Microondas:

A radiação microondas é não ionizante e causa a migração dos íons e a rotação dos

dipolos sem causar mudanças na estrutura da molécula. É uma energia eletromagnética com

freqüência na faixa de 103 a 10

4 MHz.

O forno de microondas possui uma válvula chamada magnetron que gera as

microondas. Esta válvula é um dispositivo sob vácuo que converte energia elétrica em

microondas. Uma diferença de potencial é aplicada entre o ânodo e o cátodo. Um elétron-imã

colocado entre os dois pólos faz com que os elétrons descrevam uma trajetória em espiral

produzindo assim uma radiofreqüência. As ondas eletromagnéticas produzidas são guiadas até

o material a ser aquecido (Figura 3).

O aquecimento por irradiação com microondas acontece pela interação da onda

eletromagnética com o dipolo elétrico da molécula. No aquecimento por convecção a energia

é transferida lentamente do recipiente de reação para a solução, porém, no aquecimento por

microondas ocorre à absorção direta da energia pelo material a ser aquecido. Desse modo, o

aquecimento por microondas é seletivo e depende, principalmente, da constante dielétrica do

Page 22: MONOGRAFIA DANILO Final

21

material. Portanto, quanto maior a constante dielétrica, maior a quantidade de energia a ser

armazenada; e quanto maior o momento de dipolo, maior a interação da molécula com as

ondas eletromagnéticas na região das microondas (BARBOZA et al, 2001).

Quando as microondas são usadas para tratar materiais lignocelulósicos há um

aquecimento seletivo da parte mais polar. Esta característica original do aquecimento conduz

a uma “explosão” entre as partículas e melhora o rompimento das estruturas recalcitrantes da

lignocelulose.

Alguns estudos mostraram que a irradiação de microondas pode mudar a ultraestrutura

da celulose, degradar a lignina e a hemicelulose e aumentar a susceptibilidade enzimática dos

materiais lignocelulósicos (OOSHIMA et al, 1984).

2.10 Organosolv:

O processo chamado Organosolv consiste numa mistura orgânica ou aquosa do

solvente orgânico com catalisadores de ácidos inorgânicos (HCl, H2SO4, etc); esta mistura é

usada para quebrar as ligações internas da lignina e da hemicelulose. O solvente

primeiramente impregna-se no tecido vegetal e faz com que haja solubilização dos fragmentos

de lignina produzidos. Uma parte considerável de lignina é separada da polpa; a celulose

liberada é facilmente hidrolisada pelas enzimas celulolíticas produzindo glicose, e em seguida

fermentada a álcool etílico (ARAQUE et al, 2008).

Alguns estudos sugerem a desintoxicação após o pré-tratamento inicial (isto é, a

remoção dos inibidores antes da fermentação) do hidrolisado lignocelulósico para assegurar a

produção do álcool. Baseado em sua origem, os compostos inibidores são divididos em três

grupos principais: ácidos fracos (fórmico, acético, etc), derivados de furano (furfural, 5-

hidróxi-2-metilfurfural (HMF)), e compostos fenólicos (produtos de degradação da lignina)

(ARAQUE et al, 2008).

Araque et al (2008) observou que quase toda hemicelulose foi solubilizada ou

degradada, e a quantidade de açúcar determinada na fração líquida correspondia a 7% da

matéria-prima. O rendimento foi de 40-55%. Os rendimentos obtidos pela hidrólise

enzimática variaram de 38,2 a 71,8%. Xu et al (2006) observou que ao utilizar ácidos

inorgânicos como catalisadores, o rendimento de lignina aumenta consideravelmente.

Reduzir a polpa por Organosolv, baseado na utilização de solventes orgânicos como

agentes da deslenhificação, fornece uma alternativa interessante às tecnologias comerciais

atuais, desde que conduzam a uma fase contínua enriquecida de celulose e aos licores que

Page 23: MONOGRAFIA DANILO Final

22

contêm produtos da degradação da hemicelulose e produtos da degradação da lignina, livres

de enxofre (XU et al, 2006).

2.11 O uso do Glicerol:

O glicerol é um poli álcool (Figura 4) que está presente em diferentes espécies de seres

vivos, incluindo protistas unicelulares e mamíferos. Dentre as características físico-químicas

do glicerol destacam-se as propriedades de ser um líquido oleoso, incolor, viscoso e de sabor

doce, solúvel em álcool e água em todas as proporções e pouco solúvel em éter, acetato de

etila e dioxano e insolúvel em hidrocarbonetos (ver Tabela 2).

Figura 4. Estrutura química do glicerol.

Tabela 2. Propriedades físico-químicas do Glicerol.

Aspecto: Líquido viscoso, higroscópico e incolor

Ponto de Ebulição 290ºC a 1 atm.

Densidade 1,2161 g/mL

Teor de água 0,50% máx.

Índice de refração 1,4723 mín. a 20ºC

pH 6,5 – 7,5 (solução 10%)

Fonte: The Merck Index

Trata-se do principal subproduto do processo de produção do biodiesel, representando

cerca de 10% do produto total. Com a ênfase atual em recursos renováveis de energia, a fonte

do glicerol está aumentando rapidamente e é esperada uma superprodução com o aumento da

produção do biodiesel.

As pesquisas realizadas sobre a utilização do glicerol no pré-tratamento da biomassa

lignocelulósica estão em fase inicial; Küçük & Dermibas (1993) e Dermibas (1999) mostrou

que o processo organosolv utilizando glicerol aquoso como solvente resultou numa

deslenhificação elevada. Os resultados da pesquisa indicaram que o processo organosolv com

glicerol aquoso (72% v/v) removeu alta quantidade de lignina.

Page 24: MONOGRAFIA DANILO Final

23

Sun & Chen (2007) concluiu em sua pesquisa que a utilização do glicerol aquoso no

processo organosolv conduziu a uma recuperação elevada de celulose (95%) e uma remoção

de lignina (> 70%) da palha de trigo, além de indicar um bom rendimento na hidrólise

enzimática (cerca de 92% após 48h).

No processo de redução da polpa onde se utiliza solventes orgânicos, a madeira é

tratada com alcoóis aquosos em temperaturas elevadas (150-205°C). Relatou-se que a

deslenhificação com misturas de solventes orgânicos aquosos separam a madeira em três

frações principais. A hemicelulose é solúvel na fase aquosa, a lignina é solúvel na fase

orgânica e a celulose fica em fase sólida (DERMIBAS, 1999).

3 Objetivo

O objetivo deste trabalho é estudar por meio da variação de massa e de análises

espectrofotométricas, qual o efeito do uso do glicerol juntamente com peróxido de hidrogênio

e irradiação de microondas na fibra de bagaço de cana para degradação da lignina.

4 Materiais e Métodos

O experimento foi realizado no Laboratório de Sucroquímica e Química Analítica, no

Departamento de Química e Ciências Ambientais, no Instituto de Biociências, Letras e

Ciências Exatas – IBILCE; da Universidade Estadual Paulista – UNESP, em São José do Rio

Preto, SP.

4.1 Bagaço de Cana:

O bagaço de cana-de-açúcar utilizado foi doado pela Usina Vale localizada no

município de Onda Verde, SP referente à safra do ano de 2008. Devido ao processo de

moagem da usina o bagaço continha alto teor de umidade; para que não houvesse crescimento

de fungos, este foi seco na estufa a 60°C por 24 horas. Após secagem, o bagaço foi lavado

exaustivamente para retirada do açúcar residual; primeiro foi lavado com água comum e em

seguida lavado com água destilada, logo foi seco em estufa a 80°C por 48h.

Foram separadas alíquotas de 3,0 g de bagaço seco para cada amostra e estas foram

tratadas com 16 mL das soluções relacionadas no item 4.2 e, o tempo de reação foi de 12h.

Page 25: MONOGRAFIA DANILO Final

24

Em seguida, as amostras foram levadas ao forno de microondas pelos tempos relacionados no

item 4.3. As amostras foram feitas em triplicata para confirmação dos resultados.

Após o tratamento com microondas, o bagaço foi lavado com água destilada. Antes da

lavagem, foram adicionados 50 mL de água destilada para retirar o bagaço do balão de fundo

redondo e desses 50 mL foram retirados 10 mL para análise espectrofotométrica, a figura 5

mostra algumas dessas alíquotas. Desses 10 mL, 1,5 mL foram centrifugados a 13.400 RPM

por 12 minutos, filtrados em membrana de 0,22 µm e 31µL do sobrenadante foram utilizados

para verificar a presença de compostos fenólicos, indicativo de hidrólise da lignina, segundo o

método de Folin-Ciocalteau.

A avaliação quantitativa em termos de equivalentes de ácido gálico foi realizada em

espectrofotômetro, conforme metodologia descrita no item 4.4. Os extratos obtidos após os

tratamentos foram analisados no espectrofotômetro UV-Visível (Gold Spectrumlab 53 UV-

VIS). Todas as amostras foram realizadas em triplicata para confirmação dos resultados.

Figura 5. Alíquotas de 10 mL retiradas após o tratamento no microondas.

4.2 Soluções utilizadas no tratamento:

As soluções utilizadas estavam saturadas com hidróxido de sódio com a finalidade de

tornar o meio altamente básico e foram diferenciadas pela variação das concentrações de

glicerol e de peróxido de hidrogênio. O peróxido de hidrogênio utilizado apresentava

Page 26: MONOGRAFIA DANILO Final

25

concentração mínima de 30%. Foram impregadas amostras com concentrações de 1,5%, 3%,

6% e 12% de peróxido de hidrogênio em glicerol, v/v. Sabe-se que as concentrações molares

não são equivalentes nestas situações, mas justifica-se em função do caráter exploratório do

ensaio.

4.3 Microondas:

Neste trabalho, foi utilizado um forno de microondas doméstico Electrolux modelo

com capacidade de 20 litros e freqüência de magnetron de 2450 MHz. Efetuou-se um furo na

parte superior do forno de microondas, no centro de sua cuba. Um conector foi introduzido

para permitir a adaptação de um rotor com condensador de Friedrich e uma bomba de vácuo

acoplada à parte superior do condensador, com a finalidade de manter o balão preso por

sucção e permitir que o mesmo seja mantido girando, para homogeneizar a ação das

microondas no bagaço impregnado contido em seu interior. A fim de evitar que vapores

danificassem a bomba de vácuo, foi utilizado um “trap” para condensar todos os possíveis

vapores resultantes do aquecimento no forno de microondas. Para aumentar a vida útil do

magnetron, adaptou-se uma ventoinha acima do magnetron, permitindo a saída do ar quente.

Em balões de 250 mL, adaptado ao conector do rotor, foram adicionados 3,0 g de

bagaço de cana previamente lavado e 16 mL de cada solução citada no item 4.2. O forno foi

programado em potência máxima e os tempos reacionais foram de 1 minuto, 1 minutos e 30

segundos e 2 minutos. Após esses tempos, esfriaram-se os balões e foram adicionados 50 mL

de água destilada; os balões foram agitados e os líquidos resultantes foram transferidos para

frascos de vidro com capacidade de 10 mL. O bagaço foi retirado dos balões e transferido

para uma peneira para lavagem com água destilada. Após a lavagem, o bagaço foi colocado

em placas de Petri e levado para estufa a 80°C por 24 h para secagem. As figuras abaixo

representam os equipamentos que foram utilizados na realização dos experimentos.

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26

Figura 6. Microondas adaptado utilizado na realização dos experimentos, note que o balão está suspenso, fica

mantido assim por meio da bomba de vácuo.

Figura 7. Bomba de vácuo acoplada ao condensador do rotor.

Page 28: MONOGRAFIA DANILO Final

27

Figura 8. Rotor Acoplado ao microondas com a finalidade de rotacionar o balão no interior do microondas

durante o aquecimento.

4.4 Metodologia Folin-Ciocalteau:

A quantidade de polifenóis totais foi determinada pela metodologia de Folin-

Ciocalteau. O reagente de Folin-Ciocalteau permite a determinação indireta dos compostos

fenólicos, valendo-se do ácido gálico como padrão de todos os fenóis. Nessa reação forma-se

um complexo de cor azulada, que absorve radiação no comprimento de onda de 755 nm.

Exatamente 31µL do extrato foram adicionados a 156µL de reagente de Folin-Ciocalteau

juntamente com 2,5 mL de água deionizada, mantido em ausência de luminosidade, à

temperatura ambiente; após 10 minutos foram adicionados 0,5 mL de solução de carbonato de

sódio 20% m/v. A leitura da absorbância foi realizada em 755 nm de comprimento de onda no

espectrofotômetro UV-Visível (Gold Spectrumlab 53 UV-VIS) após 20 minuto. A curva

analítica foi obtida com soluções de ácido gálico nas concentrações de 100, 300, 700 e 1000

mg/L. A concentração de polifenóis foi expressa em equivalentes de ácido gálico por grama

de bagaço.

Page 29: MONOGRAFIA DANILO Final

28

5 Resultados e Discussão

5.1 Perda de massa:

A figura 8 mostra o bagaço pré-tratado em placas de Petri sendo levado à estufa para

secagem, afim de se determinar a perda de massa após essa etapa. A Tabela 3 apresenta os

valores, em porcentagem, da perda de massa ocasionada pelos tratamentos realizados.

Dentre as diferentes concentrações de peróxido de hidrogênio em glicerol e dos

diferentes tempos de aquecimento no microondas, o tratamento que apresentou maior perda

de massa foi aquele realizado com amostra impregnada com solução de peróxido de

hidrogênio a 3% em glicerol e levada a aquecimento no microondas por 2 minutos, a qual

apresentou 44,89% de perda de massa, em média, a segunda amostra que obteve uma elevada

perda de massa foi a tratada com solução de peróxido de hidrogênio a 1,5% em glicerol e

levada a aquecimento no microondas por 2 minutos, a qual apresentou 31,19% de perda de

massa, em média, a terceira amostra que apresentou uma maior perda de massa foi aquela

tratada com solução de peróxido de hidrogênio a 6% em glicerol e levada a aquecimento no

microondas por 2 minutos, que apresentou uma perda de massa de 27,48%, em média.

Figura 9. Placas de Petri com bagaço pré-tratado.

Page 30: MONOGRAFIA DANILO Final

29

Tabela 3. Variação de massa das amostras de bagaço de cana pré-tratadas com diferentes concentrações de

glicerol e peróxido de hidrogênio em diferentes tempos no microondas.

Soluções Tempo no Microondas I (%) II (%) III (%) Média Desvio

Padrão

Peróxido 1,5% 1 minuto 3,36 5,48 1,39 3,41 2,04

Peróxido 3% 1 minuto 16,44 2,96 12,71 10,70 6,96

Peróxido 6% 1 minuto 0,83 3,19 2,12 2,05 1,18

Peróxido12% 1 minuto 20,01 16,23 16,39 17,54 2,14

Peróxido 1,5% 1,5 minutos 2,50 4,08 1,76 2,78 1,19

Peróxido 3% 1,5 minutos 23,09 23,84 27,01 24,65 2,08

Peróxido 6% 1,5 minutos 23,24 18,51 34,81 25,52 8,39

Peróxido12% 1,5 minutos 19,01 22,99 28,73 23,58 4,89

Peróxido 1,5% 2 minutos 33,12 29,54 30,90 31,19 1,81

Peróxido 3% 2 minutos 47,06 42,38 45,23 44,89 2,36

Peróxido 6% 2 minutos 23,26 20,48 38,70 27,48 9,81

Peróxido12% 2 minutos 23,16 29,86 19,95 24,32 5,05

5.2 Análise espectrofotométrica:

A figura 9 abaixo representa a curva de calibração obtida com os padrões de ácido

gálico, segundo a metodologia de Folin-Ciocalteau. O ácido gálico utilizado apresentou uma

pureza mínima de 99,9%.

Page 31: MONOGRAFIA DANILO Final

30

Figura 10. Concentração x Absorbância dos padrões de ácido gálico

A tabela 4 traz os resultados obtidos para os experimentos realizados. O tratamento

que se mostrou mais eficaz para a deslignificação foi o tratamento realizado na amostra

impregnada com solução de peróxido de hidrogênio a 3% em glicerol e levada a aquecimento

em microondas por 2 minutos, pois o extrato obtido a partir dessa amostra revelou que, em

média, foram retirados 16,1 mg de fenóis por grama de bagaço pré-tratado, com um desvio

padrão de 0,32; o segundo tratamento mais eficaz foi aquele realizado na amostra impregnada

com solução de peróxido de hidrogênio a 12% em glicerol e levada a aquecimento em

microondas por 2 minutos, o extrato obtido dessa amostra apresentou, em média, 15,3 mg de

fenóis por grama de bagaço tratado, com um desvio padrão de 0,63; o terceiro tratamento

mais eficaz foi realizado com amostra impregnada com solução de peróxido de hidrogênio a

6% em glicerol e levada a aquecimento em microondas por 2 minutos, esse extrato continha

14,8 mg de compostos fenólicos por grama de bagaço pré-tratado, com um desvio padrão de

1,11.

0 200 400 600 800 1000 0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Y = 0,02389 + 0,000893538 * X

R = 0,99924

Curva do Padrões de Ácido Gálico A

bso

rbân

cia

s

Concentração (mg/L)

Page 32: MONOGRAFIA DANILO Final

31

Tabela 4. Variação de deslignificação das amostras de bagaço pré-tratadas com diferentes soluções de glicerol e

peróxido de hidrogênio em diferentes tempos no microondas.

Soluções Tempo no Microondas I (*) II (*) III (*) Média (*) Desvio

Padrão

Peróxido 1,5% 1 minuto 6,5 6,5 3,3 5,4 1,81

Peróxido 3% 1 minuto 8,3 9,8 9,7 9,3 0,85

Peróxido 6% 1 minuto 9,2 8,9 8,2 8,8 0,52

Peróxido12% 1 minuto 12,4 10,3 11,8 11,5 1,10

Peróxido 1,5% 1,5 minutos 2,9 5,3 2,3 3,5 1,56

Peróxido 3% 1,5 minutos 11,6 11,6 12,0 11,8 0,23

Peróxido 6% 1,5 minutos 15,0 13,4 15,4 14,6 1,10

Peróxido12% 1,5 minutos 13,1 15,1 16,0 14,7 1,50

Peróxido 1,5% 2 minutos 8,8 10,9 9,0 9,6 1,14

Peróxido 3% 2 minutos 16,4 15,7 16,1 16,1 0,32

Peróxido 6% 2 minutos 15,7 13,6 15,2 14,8 1,11

Peróxido12% 2 minutos 15,3 14,7 16,0 15,3 0,63

*: os valores são dados estão em equivalentes de ácido gálico mg/g de bagaço pré-tratado.

6 Conclusão

Com base nos resultados obtidos nas análises, pode-se concluir que o pré-tratamento

do bagaço de cana de açúcar com solução de peróxido de hidrogênio em glicerol em meio

básico com a finalidade de retirar a lignina do bagaço é válido e que a melhor solução para

este pré-tratamento seria uma solução de 3% de peróxido de hidrogênio em glicerol levado a

aquecimento em microondas por 2 minutos, pois foi o tratamento que apresentou maior

deslignificação, que era o objetivo desse estudo.

Page 33: MONOGRAFIA DANILO Final

32

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