Bioetanol de cana-de-açúcar - CGEE

Na etapa de hidrólise propriamente dita, a celulose é convertida em glicose, segundo aseguinte reação, que pode ser catalisada por ácido diluído, ácido concentrado ou enzimas(celulase):n C 6H 10O 5+ n H2O → n C 6H 12O 6(3)A hidrólise ácida (tanto concentrada quanto diluída) ocorre em dois estágios para aproveitaras diferenças entre a hemicelulose e a celulose. O primeiro envolve a hidrólise da hemicelulose,conduzida conforme as condições do pré-tratamento discutidas anteriormente. Nosegundo estágio, temperaturas mais altas são aplicadas, buscando otimizar a hidrólise dafração celulósica [Dipardo (2000)]. O processo com ácido diluído utiliza altas temperaturase pressões, com tempos de reação de segundos a alguns minutos, o que facilita o uso deprocessos contínuos. Já os processos com ácido concentrado são conduzidos em condiçõesmais brandas, mas com tempos de reação tipicamente mais longos [Graf e Koehler (2000)]. ATabela 21 apresenta uma comparação entre os diferentes processos de hidrólise.Tabela 21 – Comparação das diferentes opções para a hidrólise da celuloseProcesso Insumo Temperatura Tempo SacarificaçãoÁcido diluído < 1% H 2SO 4215° C 3 min 50%-70%Ácido concentrado 30%-70% H 2SO 440° C 2-6 h 90%Enzimático Celulase 70° C 1,5 dia 75%-95%Fonte: Elaborado com base em Hamelinck et al. (2005).No processo enzimático, a hidrólise é catalisada por enzimas chamadas genericamente decelulases; na realidade, trata-se de um complexo enzimático composto por endoglucanases(que atacam as cadeias de celulose para produzir polissacarídeos de menor comprimento),exoglucanases (que atacam os terminais não-redutores dessas cadeias mais curtas e removema celobiose) e β-glucosidases (que hidrolisam a celobiose e outros oligômeros à glicose)[Philippidis e Smith (1995)]. Assim como nos processos ácidos, existe a necessidade de umpré-tratamento para expor a celulose ao ataque das enzimas.Como o processo enzimático é conduzido em condições brandas (pH 4,8 e temperatura entre45° e 50° C), o custo de utilidades é relativamente baixo [Sun e Cheng (2002)], além depermitir maiores rendimentos, possibilitar a fermentação simultânea à sacarificação (processoSSF – simultaneous saccharification and fermentation) e apresentar baixo custo de manutenção(não há problema de corrosão). Por conta de seu grande potencial de evolução e reduçãode custos, muitos especialistas vêem a hidrólise enzimática como a chave para a produção debioetanol a um custo competitivo no longo prazo [Dipardo (2000) e Lynd et al. (1996)].Comparativamente, tem-se a hidrólise com ácido diluído num estágio mais avançado do queas demais, mas com graves limites de rendimento (50%-70%). A hidrólise com ácido concen-128Bioetanol-05.indd 128 11/11/2008 15:25:07