dc.creator | Vedovatto, Felipe | |
dc.date.accessioned | 2021-12-16T15:07:00Z | |
dc.date.available | 2021-12-16T15:07:00Z | |
dc.date.issued | 2021-04-08 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23342 | |
dc.description.abstract | Lignocellulosic biomass residues are an alternative to the second-generation ethanol (2G) and biogas production, due to their chemical composition (cellulose, hemicelluloses, and lignin), because it is a renewable resource, low cost, and not compete with food crops. These residues come from agriculture and agroindustry. Subcritical water hydrolysis of lignocellulosic biomass is an alternative for obtaining fermentable sugars to produce biofuels. Therefore, the present paper aims to evaluate the subcritical water hydrolysis of soybean residues (straw and hull) for obtaining fermentable sugars and biofuels production (ethanol and biogas). The work was organized in three stages. In stage 1, the obtaining, characterized, and prepared soybean straw and the hull were performed. In stage 2, the assays of subcritical water hydrolysis were conducted. The experimental conditions investigated were the temperature (180, 220 e 260 °C) and liquid-solid mass ratio (9 g and 18 g water/g straw and 7.5 g and 15 g water/g hull). The time of hydrolysis reaction was 15 min with a set pressure at Mpa. The reducing sugars yield, efficiency, composition of hydrolysates, and the residues after hydrolysis were evaluated. In stage 3, was performed evaluating ethanol production using the yeast Wickerhamomyces sp. and the condition of higher reducing sugars yield. At this stage, the biochemical biogas and methane potential of new residues, hydrolysates, and fermented hydrolysates by anaerobic co-digestion were performed. Subcritical water hydrolysis provided the obtaining fermentable sugars. The conditions of 220 °C/R-18 e 220 °C/R-15 provided higher reducing sugars yield with 9.56 ± 0.53 g/100 g straw and 10.15 ± 0.50 g/100 g hull at 4 min and 3 min of the hydrolysis reaction, respectively. The efficiency of hydrolysis for both residues was approximately 23 g/100 g carbohydrates. The ethanol production was 5.57 ± 0.01 g/L e 6.11 ± 0,11 g/L ethanol for straw and hull hydrolysates diluted and supplemented with glucose (10 g/L). The maximum ethanol production in a bioreactor for straw and hull hydrolysates without changing the pH was 48 h and with changing the pH was 24 h. The biochemical biogas and methane potential were possible for new residues, hydrolysates, and fermented hydrolysates. Highlighting the biogas production of 739 ± 37 e 652 ± 34 NmL/gVSad for straw hydrolysates fermented with and without changing the pH and 620 ± 26 NmL/gVSad for hull hydrolysate fermented without changing the pH. Given these results, it is concluded that the soybean residues combined with the subcritical water hydrolysis process, ethanol production process, and anaerobic co-digestion have the potential for renewable energy production. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Palha | por |
dc.subject | Casca | por |
dc.subject | Hidrólise | por |
dc.subject | Água subcrítica | por |
dc.subject | Biocombustíveis | por |
dc.subject | Straw | eng |
dc.subject | Hull | eng |
dc.subject | Hydrolysis | eng |
dc.subject | Subcritical water | eng |
dc.subject | Biofuels | eng |
dc.title | Produção de etanol 2G e biogás utilizando resíduos da cultura da soja | por |
dc.title.alternative | Ethanol 2g and biogas production using soybean culture residues | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Os resíduos de biomassas lignocelulósicas são uma alternativa para a produção de etanol de segunda geração (2G) e biogás, devido a sua composição química (celulose, hemicelulose e lignina), por serem recursos renováveis, de baixo custo e não competir com culturas alimentares. Estes resíduos são oriundos da agricultura e agroindústria. A hidrólise com água subcrítica de resíduos de biomassas lignocelulósicas é uma alternativa para a produção de açúcares fermentescíveis para produção de biocombustíveis. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a hidrólise com água subcrítica dos resíduos da soja (palha e casca) para obtenção de açúcares fermentescíveis e a produção de biocombustíveis (etanol e biogás). O trabalho foi organizado em três etapas. Na etapa 1, foi realizada a obtenção, caracterização e preparo da palha e casca de soja. Na etapa 2, foram conduzidos os ensaios de hidrólise com água subcrítica. As condições experimentais investigadas foram a temperatura (180, 220 e 260 °C) e a razão massa líquido/sólido (9 g e 18 g de água/ g de palha e 7,5 e 15 g de água/ g de casca). O tempo de reação de hidrólise foi de 15 min com pressão fixada em 25 MPa. Foram avaliados o rendimento em açúcares redutores, eficiência, composição dos hidrolisados e os resíduos após a hidrólise. Na etapa 3, foi realizada a avaliação da produção de etanol utilizando a levedura Wickerhamomyces sp. e as condições de maior rendimento de açúcares redutores. Também nesta etapa, foram avaliados o potencial bioquímico de biogás e de metano dos resíduos in natura, hidrolisados e dos hidrolisados fermentados pela co-digestão anaeróbica. As condições de 220 °C/R-18 e 220 °C/R-15 proporcionaram o maior rendimento de açúcares redutores com 9,56 ± 0,53 g/100 g de palha e 10,15 ± 0,5 g/100 g de casca em 4 e 3 min de reação de hidrólise, respectivamente. A eficiência da hidrólise para os dois resíduos foi aproximadamente de 23 g/100 g de carboidratos. A produção de etanol foi de 5,57 ± 0,01 g/L e 6,11 ± 0,11 g/L de etanol para os hidrolisados da palha e casca diluídos e suplementado com glicose (10 g/L). A produção máxima de etanol em biorreator para os hidrolisados da palha e casca sem ajuste de pH foi de 48 h e com ajuste de pH foi de 24 h. O potencial bioquímico de biogás e metano foi possível para os resíduos in natura, hidrolisados e os hidrolisados fermentados. Destacam-se a produção de biogás de 739 ± 37 e 652 ± 34 NmL/gVSad para o hidrolisado fermentado da palha com e sem ajuste de pH e 620 ± 26 NmL/gVSad para o hidrolisado fermentado da casca sem ajuste de pH. Diante desses resultados, conclui-se que os resíduos da soja combinados com o processo de hidrólise com água subcrítica, com o processo de produção de etanol e com a co-digestão anaeróbica apresentam potencial para a produção de energias renováveis. | por |
dc.contributor.advisor1 | Tres, Marcus Vinícius | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3057214179765618 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Zabot, Giovani Leone | |
dc.contributor.referee1 | Melo, Adriano Arrué | |
dc.contributor.referee2 | Treichel, Helen | |
dc.contributor.referee3 | Coradi, Paulo Carteri | |
dc.contributor.referee4 | Dallago, Rogério Marcos | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/8435950850977879 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Agrícola | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Ciências Rurais | por |