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Desenvolvimento e síntese de nanobiocatalisadores para a aplicação em pré-tratamento de biomassa lignocelulósica visando a obtenção de açúcares fermentescíveis para o uso como fonte de carbono em biorrefinarias

Processo: 19/19695-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2020
Vigência (Término): 28 de abril de 2022
Área do conhecimento:Interdisciplinar
Pesquisador responsável:Silvio Silvério da Silva
Beneficiário:Yasmin Cristhine de Souza Melo
Instituição-sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:16/10636-8 - Da fábrica celular à biorrefinaria integrada Biodiesel-Bioetanol: uma abordagem sistêmica aplicada a problemas complexos em micro e macroescalas, AP.BIOEN.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):21/08974-0 - Aplicação de nanocatalisadores na hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica proveniente do sorgo, BE.EP.IC
Assunto(s):Nanotecnologia   Biotecnologia   Biomassa lignocelulósica   Nanopartículas magnéticas   Bagaço de cana-de-açúcar   Biorrefinarias   Pré-tratamento

Resumo

Atualmente os combustíveis fósseis são os principais pilares da matriz energética mundial, fato que traz consigo duas problemáticas: a esgotabilidade de recursos frente à crescente demanda e a emissão de poluentes atmosféricos. Nesse contexto, a utilização de excedentes industriais, como a biomassa lignocelulósica, demonstra um alto potencial para, a partir da produção de biocombustíveis, se configurar como uma alternativa energética sustentável. Considerando as características da biomassa vegetal quanto aos seus constituintes de celulose, hemicelulose e lignina, bem como a suarecalcitrância, faz-se necessário métodos, como o pré-tratamento ácido e a hidrólise enzimática, para promover a despolimerização dos principais compostos carboidrato sem açúcares fermentescíveis. Nos últimos anos, novas pesquisas científicas vêm sendo conduzidas com o intuito de superar os gargalos operacionais, econômicos e ambientais enfrentados nos processos tradicionais de pré-tratamento. A utilização de nanopartículas magnéticas (NPM), nesse contexto, pode substituir processos de pré-tratamento tradicionais, proporcional a recuperação de catalisadores, como por exemplo, ácidos e enzimas, permitindo assim a redução dos impactos ambientais e custos de produção destes processos. Neste contexto, o presente trabalho objetiva a síntese de nanobiocatalisadores e sua posterior aplicação no pré-tratamento enzimático da biomassa lignocelulósica da cana de açúcar para a obtenção de açúcares fermentescíveis. Neste Projeto, será utilizado o método de precipitação química para a produção das nanopartículas magnéticas, posteriormente, estas serão ativadas comglutaraldeído e servirão de suporte para a imobilização de enzimas celulases. Após a imobilização das enzimas, os nanobiocatalisadores produzidos serão aplicados na hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica previamente pré-tratada (hidróliseácida, seguida de alcalina) proveniente do bagaço da cana de açúcar. Subsequentemente , o processo supracitado terá sua eficácia avaliada em comparação ao mesmo processo utilizando enzimas livres. A variável resposta da hidrólise enzimática será baseada na liberação de açúcares fermentáveis, os quais poderão ser analisados pela metodologia espectrofotométrica de açúcares redutores e pela análise de cromatografia líquida de alta eficiência. Com este projeto, espera-se obter resultados que fortaleçam a inovação e aumentem a eficácia dos processos biotecnológicos referentes à produção de biocombustíveis, bem como contribuir para o desenvolvimento das atuais biorrefinarias, além de promover a exploração da preeminente área da nanotecnologia e a capacitação técnico científica da aluna de iniciação científica, abrindo portanto, horizontes para novos estudos.

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ANTUNES, F. A. F.; MACHADO, P. E. M.; ROCHA, T. M.; MELO, Y. C. S.; SANTOS, J. C.; DA SILVA, S. S. Column reactors in fluidized bed configuration as intensification system for xylitol and ethanol production from napier grass (Pennisetum Purpureum). CHEMICAL ENGINEERING AND PROCESSING, v. 164, JUL 2021. Citações Web of Science: 0.
INGLE, AVINASH P.; PHILIPPINI, RAFAEL RODRIGUES; DE SOUZA MELO, YASMIN CRISTHINE; DA SILVA, SILVIO SILVERIO. Acid-functionalized magnetic nanocatalysts mediated pretreatment of sugarcane straw: an eco-friendly and cost-effective approach. Cellulose, v. 27, n. 12 JUN 2020. Citações Web of Science: 3.

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