Hidrólise subcrítica de palha e cascas de arroz para obtenção integrada de açúcares fermentescíveis e material adsorvente
Resumo
Nesta pesquisa, coprodutos da colheita e da manufatura do arroz, como palha e cascas, foram submetidos à hidrólise com água subcrítica com a finalidade de se obter um líquido hidrolisado contendo açúcares fermentescíveis e um resíduo sólido com capacidade de adsorção maior que a das biomassas in natura. Os ensaios foram realizados em uma unidade em escala de laboratório contendo um reator de hidrólise de 50 mL aquecido por resistência térmica, banhos de pré-aquecimento, sensores e controladores de temperatura, manômetros e válvulas de controle de pressão/vazão. Para os ensaios de hidrólise, foram estudadas as variáveis de processo: temperatura (180, 220 e 260°C) e razão mássica água/sólidos (7,5 e 15 g água/g biomassa inicial). A pressão foi fixada em 25 MPa e o tempo de reação total foi de 15 minutos. Várias respostas foram analisadas com o objetivo de verificar a melhor condição de processo, sendo as principais: rendimento cinético em açúcares redutores (AR), composições de açúcares fermentescíveis e inibidores, modificação na morfologia e na área superficial das biomassas hidrolisadas e capacidade de adsorção do sólido residual. Nos experimentos com palha de arroz, os resultados mostraram o maior rendimento de AR de 33,4 ± 4,3 g/100 g de palha de arroz em base seca sob 220°C e razão mássica água/sólidos de 7,5 g água/g biomassa inicial (220°C / R-7,5; corresponde à vazão de 10 mL/min). Para as cascas de arroz, os AR tiveram maior rendimento de 18,3 ± 2,3 g/100 g de cascas de arroz em base seca também na condição de 220°C / R-7,5. As análises do meio hidrolisado por cromatografia líquida de alta eficiência indicaram a presença de arabinose, celobiose, glicose e xilose, além de inibidores como furfural e hidroximetilfufural. Avaliando-se a área superficial para a palha de arroz hidrolisada, observou-se que a melhor condição foi a de 260°C / R-7,5, com área superficial de 10,60 m2/g. Para as cascas de arroz, a maior área superficial foi de 24,24 m2/g, verificada para a mesma condição: 260°C / R-7,5. A capacidade de adsorção dos sólidos restantes do processo de hidrólise subcrítica foi avaliada frente ao composto 2-nitrofenol. A palha de arroz submetida à hidrólise subcrítica na condição 180°C /R-7,5 apresentou maior capacidade de adsorção em pH 7 (92.97 ± 1.31 mg/g).
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