A Biomassa; Energia renovável; Bagaço da laranja

PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DO BAGAÇO DA LARANJA

Palavras-chave: Biomassa; Energia renovável; Bagaço da laranja

Resumo

O Brasil foi reconhecido como pioneiro de etanol de primeira geração a partir da cana de açúcar, a partir disso, abriram-se as portas para outras biomassas. Pensando nisso e na alta produção de laranjas de suco no país, e consequente disponibilidade de resíduo, decidiu-se pelo estudo da viabilização do bagaço da laranja na produção de etanol. O potencial elevado dessa biomassa em razão das suas características químicas e físicas, foram avaliados e obtidos resultados positivos. Concluiu-se que o processo ainda é muito oneroso financeiramente, devido a necessidade de tratamento prévio da biomassa,  anda carece de mais pesquisas nesta área. COMPLEMENTAR

Introdução e objetivos

Apesar do suco ser o principal produto da laranja, são gerados diversos subprodutos, com valor comercial, durante o seu processamento na indústria. O maior problema observado na produção de suco é o grande volume de resíduos sólidos e liquidos, produzidos diariamente. Sólidos compostos principalmente pelas cascas, sementes e polpa são comumente usados na alimentação animal, fabricação de rações e ensilagem. Dentre os dejetos líquidos tem-se água, suco e óleo, a partir do qual é possível produzir etanol celulósico e óleo essencial. O presente estudo teve o objetivo de levantar questões referentes a possibilidade de  uso do bagaço da laranja na produção de etanol de 20 geração, utilizando o bagaço da laranja proveniente da indústria de processamento de suco de laranja.

Anualmente, no Brasil, são geradas cerca de 350 milhões de toneladas de resíduos lignocelulósicos, cujo bioprocessamento desperta grande interesse econômico e social (PEREIRA JR., 2007). As tecnologias para a obtenção de bioetanol de segunda geração, produzido a partir destes materiais, envolvem a hidrólise dos polissacarídeos da biomassa em açúcares fermentáveis e sua posterior fermentação, sendo uma alternativa energética promissora para atender à demanda mundial.

O Brasil é responsável por 60% da produção mundial de suco de laranja, sendo também o campeão de exportações do produto. Anualmente são colhidas mais de 16 milhões de toneladas de laranja ou cerca de 30% da safra mundial da fruta, onde 50% da produção mundial de laranja e 80% da brasileira resultam em sucos industrializados. Além do suco, pode-se extrair da laranja óleos essenciais e líquidos aromáticos, sendo o bagaço de citros, subproduto industrial de expressivo valor econômico, para alimentação animal, sobretudo para ruminantes (MAPA 2022).

Os resíduos cítricos são constituídos de sementes, cascas e resíduos da membrana (WILKINS ET al., 2007), e sua composição é rica em carboidratos solúveis e insolúveis. Os açúcares solúveis da biomassa da laranja são glicose, frutose e sacarose. Os polissacarídeos insolúveis que formam a parede celular dos resíduos cítricos são a celulose, hemicelulose, pectina e lignina (GROHMANN et. al., 1995)

No processo de conversão da biomassa lignocelulósica a etanol são necessárias 5 operações unitárias. (1) Redução do tamanho da biomassa para aumentar a área superficial e uniformidade; (2) pré-tratamento para romper estrutura da lignina e da hemicelulose, reduzindo a cristalinidade da celulose e aumentando a porosidade da biomassa; (3) hidrólise enzimática para converter açúcares poliméricos em açúcares monoméricos; (4) fermentação para produzir etanol a partir dos açúcares monoméricos. (5) recuperação do etanol por destilação ou outra tecnologia de separação (GARCÍA-CUBERO ET AL., 2011).

Os reagentes mais empregados nos pré-tratamentos são os ácidos (ácido acético, clorídrico e sulfúrico), sendo que a concentração do ácido e a temperatura aplicada são fatores fundamentais no controle da degradação dos açúcares e na formação de subprodutos indesejados, como o inibidor furfural, proveniente da desidratação das pentoses, que inibem o processo fermentativo (CANEVARI, 2013; LORENCINI, 2013).

Estudos indicam que hidrolisado proveniente do pré-tratamento ácido do bagaço de laranja é o que leva a maior produção de etanol e que esta produção ocorre logo nas primeiras horas de fermentação, já a hidrolisada do pré-tratamento básico do bagaço de laranja apresenta menor produção de etanol, o que sugere que este tratamento pode ter gerado maior quantidade de inibidores para o processo fermentativo.  

Outra possibilidade é o pré-tratamento alcalino, no qual são utilizados álcalis como hidróxido de sódio ou de cálcio, amônia e ureia. Este tipo de pré-tratamento provoca aumento da porosidade da biomassa em decorrência da deslignificação.  Este tipo de pré-tratamento apresenta como maiores vantagens o baixo custo e maior rendimento em biomassas com teor de lignina (PITARELLO, 2007).

O potencial de aproveitamento da biomassa lignocelulósica baseia-se em sua composição química; pois, independente de sua origem, os materiais lignocelulósicos contêm celulose, hemicelulose e lignina como principais componentes, em proporções que variam de 40 a 50%, 25 a 35% e 15 a 25%, respectivamente (FENGEL e WOOD, 1984).

O processo de conversão de biomassa lignocelulósica em bioetanol é a redução do tamanho de partícula e o pré-tratamento, que expõe a matriz lignocelulósica para a hidrólise, em seguida o processo de hidrólise, obtém os açúcares fermentescíveis, e posteriormente, ocorre à conversão destes o etanol por meio da fermentação alcoólica. Nesta etapa, há a ação dos microrganismos, as leveduras, sobre os principais açúcares existentes no extrato da biomassa, como sacarose, frutose e glicose (COTANA ET al., 2014; SILVA et al., 2015).

Diversos processos têm sido explorados nos últimos anos, com o objetivo de hidrolisar os polissacarídeos celulose e hemicelulose em glicose e xilose respectivamente. A maioria dos métodos utilizados tende ao uso de enzimas microbianas ou ácido minerais em concentrações variadas (BALAT et al., 2008).

Contudo, antes do material ser hidrolisado, o mesmo deve ser submetido a uma etapa de pré-tratamento. O alvo da tecnologia de pré-tratamento é remover barreiras estruturais e composicionais dos materiais lignocelulósicos, promovendo uma melhora na porcentagem de hidrólise e aumento dos rendimentos de açúcares fermentescíveis a partir da celulose e hemicelulose (MOSIER et al., 2005).