CARACTERIZAÇÃO DE CINZAS, LIGNINA, CELULOSE E HEMICELULOSE EM BAGAÇO DE SORGO E CANA-DE- AÇÚCAR

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1 CARACTERIZAÇÃO DE CINZAS, LIGNINA, CELULOSE E HEMICELULOSE EM BAGAÇO DE SORGO E CANA-DE- AÇÚCAR CHARACTERIZATION OF ASHES, LIGNIN, CELLULOSE AND HEMICELLULOSE IN SORGO BAGASSE AND CANE SUGAR Resumo Cristhyane Millena de Freita (1) Lidyane Aline de Freita (2) Juliana Pelegrini Roviero (3) Edilaine de Melo Ferreira Tenório (4) Sarita Candida Rabelo (5) Márcia Rossini Justino Mutton (6) O aproveitamento dos resíduos lignocelulósicos tem sido apresentado como uma solução alternativa para a produção de etanol, o bagaço de sorgo tem quantidades representativas de celulose e hemicelulose em sua composição. Este estudo teve como objetivo caracterizar os compostos físico-químicos do bagaço in natura de sorgo comparando ao de cana-de-açúcar. A caracterização físico-química foi realizada nos bagaços in natura, sendo realizadas análises de cinzas, lignina total, celulose e hemicelulose. Os resultados obtidos na caracterização físicoquímica mostram composições distintas para as duas biomassas, principalmente em relação ao teor de polissacarídeos (celulose e hemicelulose), correspondendo a 61,26% para o bagaço de sorgo sacarino e 68,82% para o de cana-de-açúcar. Neste sentido, o bagaço de sorgo sacarino também se mostra como uma biomassa bastante interessante para saber aplicada na produção de Etanol de segunda Geração. Palavras-chave: Etanol segunda geração; Compostos físico-químicos; Biomassa renovável. Abstract The Waste Utilization lignocellulosic has been presented as an alternative solution for ethanol production, the sorghum bagasse has representative quantities of cellulose and hemicellulose in your composition. this study aimed to characterize the physical and chemical compounds bagasse in natura sorghum comparing the of sugarcane. the physicochemical characterization was performed nsa cake in nature, being conducted analyzes of ash, total lignin, cellulose and hemicellulose. The results of the physicochemical characterization showed different compositions for the two biomasses, especially regarding the polysaccharides content (cellulose and hemicelluloses), corresponding to 61.26% for sweet 1 Mestrando em Microbiologia Agropecuária pela FCAV UNESP Jaboticabal. Endereço eletrônico: cristhyanemille@hotmail.com. 2 Doutorando em Microbiologia Agropecuária pela FCAV UNESP Jaboticabal. Endereço eletrônico: lidyane.freita@gmail.com 3 Doutorando em Microbiologia Agropecuária pela FCAV UNESP Jaboticabal. Endereço eletrônico: juroviero@hotmal.com. 4 Técnica em Bioquímica pela ETECAP, Campinas. Endereço eletrônico: edilaine.ferreira@bioetanol.org.br 5 Doutora em Engenharia Química pela Universidade Estadual de Campinas. Endereço eletrônico: sarita.rabelo@bioetanol.org.br 6 Docente da FCAV UNESP Jaboticabal. Endereço eletrônico:marcia.mutton@gmail.com.

2 sorghum bagasse and 68.82% for sugarcane bagasse. In this way, sweet sorghum bagasse also shows as a biomass interesting to be applied in the production of Second Generation Bioethanol. Keywords: Second Generation Bioethanol; Physical - chemical compounds; renewable biomass. 1 Introdução A produção de etanol é hoje estratégica, uma vez que se trata de um combustível de fonte limpa e renovável, com grande importância no setor, se igualou aos volumes de gasolina, devido aos preços mais competitivos depois que o governo aumentou os impostos sobre esta (ÚNICA, 2016). A matéria-prima mais rentável para produção de bioetanol é a cana-de-açúcar, na qual o Brasil é produtor mundial, porém é de grande valia poder utilizar uma matéria-prima alternativa que possa complementar a cana-de-açúcar, neste caso o sorgo sacarino seria uma alternativa por ser uma cultura similar, que também apresenta colmos ricos em açúcares fermentáveis, podendo aumentar a produção de etanol. (ÚNICA, 2016; CTC,2016). Atualmente existe a possibilidade de dimensionar ainda mais a produção, através dos resíduos vegetais provenientes dos processos agroindustriais, tais como bagaço e palha, obtendo-se o etanol de 2ª geração. (COPERSUCAR, 2012). Este etanol é obtido através do material celulósico, proveniente dos materiais que contenham celulose, como o resultado do processamento da biomassa da cana: o bagaço e a palha. Essa tecnologia permite uma quantidade maior de etanol produzida por unidade, sem necessidade de expandir a área plantada, e mantendo a autossuficiência energética industrial. A produção ocorre através da hidrólise, ácida ou enzimática, destes materiais. O desdobramento destes compostos, por meio ácido ou enzimático, permite a liberação de moléculas de glicose, que são fermentáveis por leveduras do gênero Saccharomyces cerevisiae. Mas os estudos são insuficientes em relação as características do bagaço de sorgo, e a realização de novas pesquisas desta biomassa, colabora positivamente para a economia (MIRANDA, 2011). Desta forma, objetiva-se com a presente pesquisa comparar a caracterização físicoquímica do bagaço in natura de sorgo sacarino e de cana-de-açúcar, para posterior uso nos processos de produção de etanol de segunda geração (E2G).

3 2 Material e Métodos A presente pesquisa foi conduzida no Laboratório de Tecnologia do Açúcar e Álcool e Microbiologia das Fermentações do Departamento de Tecnologia da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - UNESP, Jaboticabal SP, e no Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol - CTBE, Campinas-SP. Para análise da composição química dos bagaços, certa quantidade de cada biomassa foi passada por um moinho de facas (marca Fritsch, modelo pulverisette 14) até conseguir um material com partículas inferiores a 0,5 mm, selecionadas através de uma peneira de 20 mesh. Partículas retidas na peneira eram novamente moídas para que a composição química do material não fosse alterada. Após moagem dos materiais e separação granulométrica, estes foram analisados quanto ao teor de cinzas, extrativos, lignina total (lignina insolúvel + solúvel), celulose e hemicelulose. O teor de cinzas foi determinado de acordo com a metodologia descrita por Sluiter et al. (2005). Para quantificação dos extrativos, foi utilizada a metodologia descrita por Sluiter et al. (2005c). A lignina total (lignina insolúvel + solúvel), celulose e hemiceluloses foram determinadas segundo as metodologias descritas por Hyman et al. (2007); Templeton e Ehrman (1995); Sluiter (2008) e Sluiter et al. (2005). 3 Resultados e Discussão Na tabela 1 estão apresentados os valores de Cinzas, Lignina Total, Celulose e Hemicelulose de bagaço de Sorgo. O teor de cinzas obtido nesse trabalho foi da ordem de 0,98%, este resultado está próximo aos encontrados por Souza et al. (2012), que apresentou valor de 1,4 % de cinzas no bagaço de sorgo, na variedade IPA 467, em relação a cana-deaçúcar, o teor foi de 4,84% para o presente trabalho, sendo superior aos resultados de Banerjee (2002), de 2 e 3%, mostrando que o sorgo CV568 tem um menor teor de cinzas em relação a cana-de-açúcar. Os resultados encontrados para os extrativos no bagaço de sorgo foram menores que o encontrado por Santos (2012) que avaliando três variedades de sorgo, em diferentes épocas de colheita, obteve valores na faixa de 27% até 57% de extrativos. Para a porcentagem de celulose no bagaço de sorgo, o valor obtido foi de 38,48%, indicando que estes valores estão dentro dos padrões encontrados na literatura, que de acordo com Rodrigues (2007), variam de 23,19 46,57% de celulose. Na quantificação de lignina o valor obtido foi de 23,20%, este resultado é superior ao encontrado por Santos (2012), que

4 avaliando sorgo observou valores de 18,60%, tais valores também são próximos aos da canade-açúcar onde Carvalho (2012) obteve o valor de 21,6% no bagaço. Tabela 1. Composição química do bagaço de sorgo e cana-de-açúcar in natura. Composição Química Bagaço Sorgo Bagaço Cana-de-açúcar (%) (CV568) (RB867515) Extrativos 18,56±0,43 5,30 ± 0,49 Cinzas 0,98±0,11 4,34 ± 0,11 Lignina Total 23,20±0,99 22,54 ± 0,32 Celulose 38,48±0,40 42,62 ± 0,15 Hemicelulose 22,78±0,24 26,20 ± 0,50 Total 104±2 101,00 ± 0,83 Porém todos os resultados do presente estudo estão dentro dos citados por diversos autores analisando outras variedades de sorgo, na faixa de 32 a 46% de celulose, 20 a 28% de hemicelulose, e a lignina entre 10 e 22% (XU et al.; PANAGIOTOPOULOS et al.; YU et al.; SALVI et al.; KIM e DAY; ZHANG et al, 2010; LI et al., 2010, BELAYACHI e DEMAS, 1995; VÁSQUEZ et al., 2007; HERRERA et al., 2004). No bagaço de cana, o teor de celulose e hemicelulose encontrado de 42,62% e 26,20% respectivamente, está próximo aos encontrados na literatura conforme Banerjee; Pandey (2002) o qual relata um teor de 32-48% de celulose e o teor de 23,9% de hemicelulose segundo Rabelo (2008). Desta mesma forma os valores de celulose e hemicelulose encontrados no bagaço de sorgo é de 38,48% e 22,78% respectivamente, corroboram com a literatura. 4 Conclusões Os teores de Cinzas, Lignina, Celulose e Hemicelulose encontrados no bagaço de sorgo são próximos aos da cana-de-açúcar, tornando o bagaço de sorgo genótipo CV568 uma fonte potencial para a produção de etanol através de materiais lignocelulósicos. Referências BELAYACHI, L.; DELMAS, M. Sweet sorghum: a quality raw material for the manufacturing of chemical paper pulp. Biomass and Bioenergy, v. 8, n. 6, p , HU, Z.; SYKES, R.; DAVIS, M. F.; BRUMMER, E. C.; RAGAUSKAS, A. J. Chemical profiles of switchgrass. Bioresource Technology, v. 101, p , 2010.

5 KIM, M.; DAY, D. F. Composition of sugar cane, energy cane, and sweet sorghum suitable for ethanol production at Lousiana sugar mills. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, PANAGIOTOPOULOS, I. A.; BAKKER, R. R.; KOUKIS, E. G.; CLAASSEN, P. A. M. Pretreatmet of sweet sorghum bagasse for hydrogen production by Caldicellulosiruptor saccharolyticus. International Journal of Hydrogen Energy, v. 35, p , SALVI, D. A.; AITA, G. M.; ROBERT, D. BAZAN, V. Ethanol production from sorghum by a diluite ammonia pretreatment. Journal of Indistrial Microbiology and Biotechnology, v. 37, p , SANTOS, T.N.; Avaliação da biomassa de sorgo sacarino e palma forrageira para produção de etanol em Pernambuco pags. Dissertação. Universidade Federal de Pernambuco, XU, F.; SHI, Y.-C.; WU, X.; THEERARATTANANOON, K.; STAGGENBORG, S.; WANG, D. Sulfuric acid pretreatment and enzymatic hydrolysis of photoperiod sensitive sorghum for etanol production. Bioprocess and Biosystems Engineering, 2010