O documento descreve um estudo sobre a caracterização e sacarificação das fibras lignocelulósicas de curauá para obtenção de açúcares fermentescíveis através da hidrólise da celulose. O curauá é cultivado na Amazônia e possui alto teor de celulose, sendo uma potencial fonte para a produção de bioetanol. O estudo envolveu a mercerização das fibras para deslignificação, seguida de hidrólise ácida para obtenção de glicose. Os resultados mostraram redução

1. 22o. Simpósio Internacional de Iniciação Científica da USP
1a. Etapa – São Carlos/IQSC
Juliana J. Santos (IC), Joice J. Kaschuk (PQ), Elisabete Frollini (PQ)
Grupo de Materiais Macromoleculares e Fibras Lignocelulósicas, Núcleo de Pesquisa em Ciência e Tecnologia de BioRecursos,
Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo
elisabete@iqsc.usp.br
Caracterização e sacarificação das fibras lignocelulósicas de curauá
para obtenção de açúcares fermentescíveis através da hidrólise da
celulose
INTRODUÇÃO
•Cultivada na região Amazônica.
•Apresenta alto teor de cellulose.
•Fibra com bom potencial para conversão
a bioetanol.
•Hidrólise da cellulose  Glicose 
Etapa para obtenção de bioethanol 
Busca por fontes alternativas de energia.
Fibras de curauá - Ananas erectifolius 2
• Baixas temperaturas  ÁCIDOS
CONCENTRADOS:
• Vantagens: Hidrólise eficaz do material
lignocelulósico.
• Desvantagens: Necessita de reatores
resistentes à corrosão, a recuperação do
ácido pode ser inviável.
• Altas tempertaturas  ÁCIDOS
DILUÍDOS:
• Vantagens: Condições mais brandas.
• Desvantagens: Ocorre a decomposição
de açúcares devido as altas
temperaturas.
HIDRÓLISE ÁCIDA3
METODOLOGIA
CARACTERIZAÇÕES
MERCERIZAÇÃO
20 g fibra moída
1 L NaOH 20%
50C - 4h
HIDRÓLISE ÁCIDA
30 g fibra moída
900 mL H2SO4 4,6 molL-1
100C
6h sob agitação mecânica
CARACTERIZAÇÕES
CARACTERIZAÇÕES
POLPA LICOR
Massa
molar
média
(MMvis)
α-celulose
FIBRAS
Liginina MEV
HIDRÓLISEÁCIDA
CARACTERIZAÇÕES
Polpas não reagidas
Licor
Cristalinidade
(Raios X)
Massa Molar Média
(MMvis)
Micrsocopia Eletrônica
de Varredura (MEV)
Comprimento e
Espessura (MOrFi)
DNS –Método para
determinação de
açúcares redutores
PLANTA DE CURAUÁ
FIBRA LIGNOCELULÓSICA
Comprimento
e Espessura
Cristalinidade
IC
OBJETIVOS
Estudos visando exploração da fibra
lignocelulósica de curauá, a qual tem
alto teor de celulose, como matéria
prima de processos de hidrólise que
levem à produção de glicose.
Explorar a aplicação do pré-
tratamento de mercerização sobre a
fibra de curauá para deslignificação;
analisar a modificações físicas e
químicas que ocorrem nas fibras e
nas polpas residuais; utilização da
polpa celulósica obtida em hidrólise
ácida.
REFERÊNCIAS
1. LACERDA, T. M.; DE PAULA, M. P.; ZAMBON, M. D.; FROLLINI, E. Saccharification of Brazilian
sisal pulp: Evaluating the impact of mercerization on non-hydrolyzed pulp and hydrolysis
products. Cellulose, v. 19, n. 2, p. 351-362, 2012.
2. CASTRO, D. O.; RUVOLO-FILHO, A.; FROLLINI, E. Materials prepared from biopolyethylene and
curaua fibers: Composites from biomass. Polymer Testing, v. 31, n. 7, p. 880-888, 2012.
3. CHIARAMONTI, D.; PRUSSI, M.; FERRERO, S.; ORIANI, L.; OTTONELLO, P.; TORRE, P.; CHERCHI, F.
Review of pretreatment processes
for lignocellulosic ethanol production, and development of an innovative method. Biomass
and Bioenergy, v. 46, n. 0, p. 25-35, 2012
AGRADECIMENTOS
CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLOGIAFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO
CONCLUSÕES
RESULTADOS
Fibra não tratada Fibra tratada
Hemicelulose (%) 22,7 ±0,4* 7,9±1,3*
α-celulose (%) 64,2±0,6* 86,8±1,2*
Holocelulose 86,9±0,3* 94,7±0,5*
Lignina (%) 7,7±0,1* 1,2±0,3*
Cristalinidade (%) 72,7 72,8
MMvis (g.mol-1) 147018±1505* 118803±822*
Tabela 1- Caracterização da fibra de partida e fibra tratada (mercerização).
FIBRA INICIAL E FIBRA TRATADA
* Referente ao erro das medidas realizadas
HIDRÓLISE ÁCIDA
Figura 1: Gráficos do tamanho da fibra das polpas residuais: a) de partida; b) após 3,5h de hidrólise
ácida.
No decorrer da
hidrólise ácida, a
heterogeneidade da
densidade de fibras na
suspensão aumenta
 ataque do ácido
pelas extremidades da
fibra.
Figura 2: Índice de cristalinidade das polpas não reagidas
na hidrólise ácida, em função do tempo de reação.
Figura 3: Gráfico da massa molar média viscosimétrica das
polpas residuais da hidrólise ácida.
Figura 5: Gráfico do teor de glicose ao decorrer da reação
de hidrólise ácida, obtida pelo método de Miller.
Figura 6: Representação do equilíbrio entre β-D-glicose e
D-glicose (a) e da reação desta última com ácido 3,5-
dinitro salicílico (DNS) (b).
Figura 4: Imagens de MEV de: a) fibra; b) polpa residual após 4h de
mercerização; c) polpa residual após 20 minutos e d) 5,5h.
Mercerização
Pré-tratamento essencial
Teor de lignina e de
hemicelulose reduziram
significativamente.
Hidrólise ácida
• Aumento da densidade referente a
fibras menos espessas e de menor
comprimento devido ao ataque às
extremidades da fibra;
• Consumo dos domínios não
cristalinos e posteriormente dos
cristalinos;
• Esperado: teor de glicose
aumentasse. Experimental: nem todo
o conjunto de resultados seguiu a
tendência esperada.
• Fibras menores em tamanho e menos espessas → na mercerização
ocorre a deslignificação e na hidrólise, as extremidades da fibra são
atacadas.
• Aparência pastosa → formação dos açúcares fermentescíveis →
estrutura física de aglomerados.
• Até 2h → consumo dos
domínios não cristalinos.
• Após 2h → consumo dos
domínios cristalinos.
• Início: aumento na MMm →
presença de lignina residual no
meio, o que altera os valores
de viscosidade medidos.
• Após 3h: diminuição →
degradação decorrente da
hidrólise das cadeias de
celulose
• Variação não esperada no último ponto (diminuição do teor
de glicose
• Apenas 30% da celulose presente na polpa residual foi
transformada em açúcares fermentescíveis, sendo esperados
maiores valores.