PRÉ - TRATAMENTO DA CASCA DE AMENDOIM COM ÁCIDO SULFÚRICO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL

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1 PRÉ - TRATAMENTO DA CASCA DE AMENDOIM COM ÁCIDO SULFÚRICO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL PRE-TREATMENT OF PEANUT PEEL WITH SULFURIC ACID FOR ETHANOL PRODUCTION Juliana Carolina da Silva Martins (1) João Roberto da Silva (2) Resumo O reaproveitamento de resíduos de biomassa é de fundamental importância para minimizarmos os efeitos deletérios que causamos ao ambiente, pois, a sustentabilidade depende essencialmente do reuso das fontes renováveis, uma vez que, até essas colaboram para o aumento dos níveis de poluente, principalmente quando seus resíduos não são adequadamente reaproveitados. A utilização de casca de amendoim colaborará com a sustentabilidade regional uma vez que o estado de São Paulo é o maior estado produtor dessa oleaginosa e Jaboticabal/SP está inserida numa das macrorregiões de maior produção do estado, além de ser uma grande exportadora desse produto. O presente trabalho teve como objetivo analisar a influência da concentração e do tempo de aquecimento no pré- tratamento com ácido sulfúrico da casca de amendoim para produção de etanol. Essa matéria-prima foi fornecida pela COPLANA COOPERATIVA AGROINDUSTRIAL, desidratada e triturada. A diluição de 0,3N foi a mais satisfatória, bem como o tempo de aquecimento de 30 e 60 minutos. Desta forma espera-se contribuir de forma significativa no processo de fermentação através de uma alternativa ambientalmente correta, como a utilização de resíduos do processamento do amendoim. Palavras-chave: Biomassa. Temperatura. Resíduo. Abstract Reuse of biomass residues is fundamental in order to minimize the deleterious effects we cause to the environment, since sustainability depends essentially on the reuse of renewable sources, since even these contribute to increasing levels of pollutants, especially when their Waste is not properly reused. The production of bioethanol, through reuse of biomass, in particular lignocellulosic materials, minimizes the use of fossil fuels and increases the availability of energy, as well as the proper use of the waste produced. The use of peanut hulls will contribute to regional sustainability, since the state of São Paulo is the largest state in the state of São Paulo, and Jaboticabal / SP is one of the state's most important macroregions, as well as being a major exporter of this product. The present work had as objective to analyze the influence of the concentration and the time of heating in the pre-treatment with sulfuric 1 Graduada em Tecnologia em Biocombustíveis. Faculdade de Tecnologia Nilo de Stéfani de Jaboticabal. 2 Mestre em Agronomia. Docente da Fatec Nilo De Stéfani de Jaboticabal. joaoroberto@fatecjaboticabal.edu.br

2 acid of the peanut hulls. This raw material was supplied by COPLANA - COOPERATIVA AGROINDUSTRIAL, dehydrated and crushed. The dilution of 1.5% was the most satisfactory as well as the heating time of 30 and 60 minutes. In this way, it is expected to contribute significantly to the fermentation process through an environmentally correct alternative, such as the use of peanut waste processing. Keywords: Biomass. Temperature. Residue 1 Introdução O amendoim (Arachis hypogaea L) é uma planta da família Fabaceae. Seu fruto é uma vagem com alta influência econômica no país e principalmente na região de Jaboticabal-SP. Algumas variedades produzem grãos com grande quantidade de lipídios (de 45 a 50%) e têm sido utilizadas para a fabricação de óleo de cozinha e indústria de doces, é muito apreciado como aperitivo, torrado ou frito também. Também observa-se que a demanda global por energia continua aumentando devido à rápida expansão da população humana e atividades crescentes da produção industrial. A maior demanda de energia ainda é fornecida a partir de combustíveis fósseis convencionais, como petróleo, carvão e gás natural. A utilização de combustíveis fósseis durante o século passado e nos anos posteriores aumentou drasticamente o nível de gases de efeito estufa na atmosfera do planeta (BALLESTEROS et al., 2006). A comunidade científica internacional, visando formas de proteção ambiental e preocupada em desenvolver modelos sustentáveis de produção de energia, está buscando formas de reduzir a dependência de energia de combustíveis fósseis (BAÑOS et al, 2011). É de conhecimento comum que a capacidade de desenvolvimento do setor da biomassa tem um potencial bioenergético enorme. Nesse sentido, resíduos lignocelulósicos obtidos a partir de culturas energéticas, madeira e resíduos agrícolas, representam a mais abundante fonte global de biomassa renovável (LIN & TANAKA, 2006). Um estudo apresentado por Gadonneix et al (2010), com base em uma extensa revisão da literatura, mostra que o potencial de biomassa em todo o mundo tecnicamente disponível pode chegar EJ / ano em No entanto, a maioria dos estudos apontam para previsões mais conservadoras, trabalhando com potenciais que variam entre 200 e 500 EJ /ano. O bioetanol tem sido uma boa alternativa frente aos combustíveis fósseis na produção de energia. Na safra 2015/2016, no Brasil, a estimativa é que o volume de bioetanol deverá atingir cerca de 29 bilhões de litros (CONAB-b, 2015).

3 A conversão dos recursos de biomassa para biocombustíveis, como o bioetanol, está ganhando destaque mundial nos últimos vinte anos, no entanto, para se tornar sustentável, novas cadeias de valores de produtos são necessárias para conversão de biomassa para bioenergia, o que requer a implantação de biotecnologias inovadoras bem sucedidas (MEGAWATI et al, 2011). Atualmente, o Brasil tem mais de 80% dos seus veículos utilizando bioetanol e até mesmo pequenos motores de avião estão sendo desenvolvidos. Uma proposta desafiadora e que recentemente vem tomando corpo é a produção de biocombustíveis, em especial o bioetanol, a partir de materiais lingnocelulósicos. Segundo boletim da Conab-a (2014) o Brasil produziu um total de 274,9 mil toneladas de amendoim, ficando a região sudeste com 262,6 mil toneladas e o estado de São Paulo com 253,2 mil toneladas, nesse último caso, contribuindo com 92% da produção nacional. Segundo Gatani et al (2013), a fração de casca do amendoim representa 30% da produção do grão e seu principal uso é, atualmente, como combustível para caldeira e alimento para gado. Esse resíduo agroindustrial, a casca de amendoim constitui, também, um recurso abundante e acessível para o desenvolvimento de produtos reciclados. Na cidade de Jaboticabal/SP, a COPLANA Cooperativa Agroindustrial, exportou 35 mil toneladas de amendoim provenientes da safra 2014, tal fato demonstra o potencial da região na produção e beneficiamento dessa importante oleaginosa (COPLANA, 2014). Há de se ressaltar que Jaboticabal é a Capital Estadual do Amendoim, segundo Lei de 05/01/2018 (ESTADO SÃO PAULO, 2018). Com isso, conclui-se que uma grande quantidade de resíduo lignocelulósico é produzido, o qual apresenta um grande potencial energético na produção de bioetanol. No processo de produção de bioetanol são empregados pré-tratamentos para melhorar a eficiências do processo, dentre os quais, pode-se citar a explosão a vapor, a hidrólise alcalina, hidrolise ácida, utilizando-se vários adjuvantes, como soluções ácidas, alcalinas, de peróxido de hidrogênio, hidrólise enzimática, dentre outros. O processo de hidrólise ácida consiste no aquecimento da biomassa juntamente com uma solução ácida em um reator operado com temperaturas variando de 120ºC a 240ºC (BARBOSA, 2005). Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi otimizar as condições de concentração de soluções ácidas no pré-tratamento da casca de amendoim.

4 2 Material e Métodos A casca de amendoim foi disponibilizada pela COPLANA COPERATIVA AGROINDUSTRIAL, a qual foi devidamente beneficiada e submetida aos vários tratamentos. Primeiramente foram realizados testes para padronização do experimento com alíquotas de 1g do material, em triplicata, diluídos em 5mL, 10 ml e 20 ml de água (testemunha), submetidos aos tratamentos a frio e em autoclave (60 minutos a 120ºC submetido a pressão 1Kgf/cm²), as soluções obtidas nos respectivos tratamentos foram levadas ao refratômetro para análise do Brix, A testemunha foi realizada em 2 etapas, para se avaliar a influência do aquecimento sobre a casca do amendoim. Nos pré-tratamentos com ácido sulfúrico em autoclave a 120ºC com pressão a 1Kgf/cm², variou-se também o tempo de aquecimento em 15, 30 e 60 minutos utilizando-se as seguintes diluições: 1,0g/ 5mL de H2SO4 0,3 N; 1,0g/ 5mL de H2SO4 1,0 N; 1,0g/ 5mL de H2SO4 2,0 N; 1,0g/ 5mL de H2SO4 5,0 N. Foram analisados o Brix em refratômetro modelo ABBE Refractomer Quimis e os valores obtidos foram submetidos a testes estatísticos feitos através do método de Tukey, teste de comparação de médias, para avaliação dos resultados. 3 Resultados e Discussão Considerando-se o tempo de 15 minutos, a concentração ao qual obteve-se melhor desempenho foi a de 0,3 N (Tabela 1), onde foram atingidos os maiores º Brix. No tempo de 30 minutos, concentrações a 0,3 N e 1,0 N os Brix foram os maiores. No tempo de 60 minutos, as concentrações que tiveram os melhores resultados também foram 0,3 N e 1,0 N. Observando as concentrações, a de 0,3N obteve-se os resultados mais significativos. Comparando-se as concentrações ao tempo de aquecimento (Figura 1), 0,3 N mostrouse a mais apropriada para o tempo de 60 minutos, assim como na concentração 1,0 N. Na concentração 2,0 N, os melhores tempos foram 30 e 60 minutos. Não houve variação na concentração 5,0 N.

5 Tabela 1 - Tratamento com adição de ácido sulfúrico e aquecida a 120ºC/1 Kgf/cm² por tempos variados 15 minutos 30 minutos 60 minutos Diluições da Biomassa Brix 0,3 N 4,33 4,80 5,47 1,0 N 3,73 4,73 5,00 2,0 N 5,0 N 2,73 3,00 5,47 3,00 2,67 2,67 Figura 1 - Análise estatística obtida pelo teste de Tukey da variação do Brix em função da concentração e tempo de aquecimento. (as letras maiúsculas fazem a comparação dos resultados entre as concentrações, já a letra minúscula faz as comparações entre os tempos de uma mesma concentração). 4 Conclusões O pré-tratamento feito com ácido sulfúrico diluído é eficaz, pode-se também observar que a temperatura influencia nesse pré-tratamento aumentando a eficiência do processo. A diluição de 0,3N foi a mais satisfatória, e levando em consideração que os resultados do tempo de aquecimento 30 e 60 minutos foram significantemente iguais, aconselha-se o uso do menor tempo.

6 Dessa forma os resultados obtidos servirão de base para futuras pesquisas relacionadas aos processos fermentativos e de pré-tratamentos com materiais lignocelulósicos. Referências BARBOSA, C. R.; CÂNDIDO, E. J. Caracterização dos compostos inibidores do hidrolisado hemicelulósico de palha de cevada utilizado para produção biotecnológica de xilitol. In: IV Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica, 2005, São Paulo: Lorena. BALLESTEROS, I.; NEGRO, M. J.; OLIVA, J. M.; CABANAS, A.; MANZANARES, P.; BALLESTEROS, M. Ethanol production from steam-explosion pretreated wheat straw. Applied Biochemistry and Biotechnology, v.130, p , BAÑOS, R.; MANZANO-AGUGLIARO, F.; MONTOYA, F. G.; GIL C., ALCAYDE A.; GÓMEZ, J. Optimization methods applied to renewable and sustainable energy: a review. Renew Sustain Energy Review; v. 15, p , CONAB (a) Companhia Brasileira de Abastecimento. Acompanhamento da Safra Brasileira Grãos, v.1, n.6, CONAB (b) Companhia Brasileira de Abastecimento. Acompanhamento da Safra Brasileira Cana-de-açúcar, v.2, n.1, COPLANA Revista Coplana Produtor. Ano 11, n. 84, < acesso em julho GADONNEIX P, PACIFIC A, ASIA S, FREI C. Survey of energy resources (2010). 1st ed. London, UK: World Energy Council (WEC); < acesso em julho GATANI, M. P; FIORELLI, J.; MEDINA, J. M.; ARGUELLO, R.; RUIZ, A.; NASCIMENTO, M. F.; SALVASTO JR., H.; Viabilidade técnica de produção e propriedades de painéis de partículas de casca de amendoim. Revista Matéria, v. 18 (2), p , LIN, Y.; TANAKA, S. Ethanol fermentation from biomass resources: current state and prospects. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 69, p , MEGAWATI, S.; WAHYUDI B.; SULISTYO H.; HIDAYAT M. Kinetics of sequential reaction of hydrolysis and sugar degradation of rice husk in ethanol production: effect of catalyst concentration. Bioresource Technology, n.102, v. 2, p , 2011.