Produção e caracterização física e química do bioetanol a partir de resíduos de biomassa da banana Musa acuminata, laranja Citrus sinensis e maracujá Passiflora edulis f. flavicarpa

Lisa Sousa Cerqueira Santos , Paula de Sousa Cunha Mota , Sandini da Silva Rebouças , Madson Moreira Nascimento e Aldenor Gomes Santos

Resumo
A transformação de biomassas agroindustriais em bioetanol, além de ser uma rota alternativa para produção de combustíveis, traz uma valorização dos rejeitos e resíduos provenientes do processo. Este artigo relata a produção e caracterização física e química do bioetanol a partir do resíduo de biomassa mista, composta por cascas da banana Musa acuminata, da laranja Citrus sinensis e do maracujá Passiflora edulis f. flavicarpa. As amostras de mostos fermentados, B1 e B2, foram destilados após 24 h e 96 h, obtendo, respectivamente, 18,5% e 11% de rendimento alcoólico. O bioetanol produzido foi caracterizado através de paramentos físicos e químicos, como pH, condutividade elétrica, teor alcoólico, índice de acidez e sólidos totais de acordo com a Agência Nacional do Petróleo (ANP). Uma análise empregando a técnica de headspace acoplada a um cromatógrafo a gás com detector de massas (HS/GC-MS) foi realizada para identificação do etanol nas amostras. Os resultados encontrados nas análises de B1 e B2 foram, respectivamente, pH 3,75 e 3,64, índice de acidez 56,21 e 56,21 mg/L, condutividade 81,4 e 219 µS/cm, teor alcoólico 15,60 e 13,04 v/v e sólidos totais 0,0543 e 0,1465 mg/L. Os estudos das propriedades e características demonstraram a viabilidade de produzir etanol a partir de biomassa das frutas, sendo uma forma de agregar valor a estes resíduos.

Palavras-chave
Biomassa; Bioetanol; Fermentação alcoólica; Parâmetros físicos e químicos.

Abstract
Production and physico-chemical characterization of bioethanol from biomass residues of banana Musa acuminata, orange Citrus sinensis and passion fruit Passiflora edulis f. flavicarpa. The transformation of agroindustrial biomasses into bioethanol, besides being an alternative route for fuel production, brings an appreciation of the waste and residues from this process. This paper reports the obtaining and physic-chemical characterization of bioethanol produced from mixed biomass residue, composed of banana, orange and passion fruit peels. The fermented musts, called B1 and B2, were distilled after 24 h and 96 h, obtaining, respectively, 18.5% and 11% of alcoholic yield. The quality of the bioethanol produced was assessed through the physicochemical parameters such as pH, electrical conductivity, alcohol content, acidity index and total solids according to the National Petroleum Agency (ANP). The results found in B1 and B2 samples were, respectively, pH 3.75 and 3.64, acidity index 56.21 and 56.21 mg/L, conductivity 81.4 and 219 µS/cm, alcohol content 15.60 and 13.04 (v/v) and total solids 0.0543 and 0.1465 mg/L. The study properties and characteristics demonstrated the viability of producing ethanol from fruit biomass, being a way to add value to these residues.

Keywords
Biomass; Bioethanol; Alcoholic fermentation; Physico-chemical dressing.

DOI
10.21438/rbgas(2020)071605

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Referências
Andrade, J. B.; Pereira, P. A. P.; Oliveira, C. S. L. Determination of volatile organic compounds in groundwater by GC: Comparison between headspace and purge and trap. Energy Sources, v. 2, p. 497-504, 1998. https://doi.org/10.1080/00908319808970074

Andrade, P. F. S. Fruticultura: análise da conjuntura agropecuária. Curitiba: Secretaria de Estado da Agricultura e do Abastecimento, 2012.

ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Resolução ANP n^o 19, de 15 abril de 2015. Disponível em: <http://legislacao.anp.gov.br/?path=legislacao-anp/resol-anp/2015/abril&item=ranp-19-2015>. Acesso em: 29 set. 2019.

Aquarone, E.; Lima, U. A.; Willibaldo, S. Biotecnologia industrial. São Paulo: Edgard Blücher, 2001. v. 3.

Athayde, C. S. Análise dos resíduos gerados pela bananicultura como possível fonte de geração de energia. Belo Horizonte: UFMG, 2014.

Barros, T. D. Milho. Árvore do Conhecimento, Agroecologia, 2010. Disponível em: <https://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/agroenergia/arvore/CONT000fbl23vn102wx5eo0sawqe3djg2152.html>. Acesso em: 29 set. 2019.

Cerqueira, N.; Ferreira, D.; Almeida, E. P.; Araújo, I. N.; Silva, T. F. H.; Santos, A. G. Caracterização físico-química do biodiesel produzido a partir do óleo extraído da borra de café. Anais do XXIV Congresso Regional dos Estudantes de Engenharia Química, Aracaju, 2019.

Chohan, N. A.; Aruwajoye, G. S. Y.; Sewsynker-Sukai, E. B.; Kana, G. Valorisation of potato peel wastes for bioethanol production using simultaneous saccharification and fermentation: Process optimization and kinetic assessment. Renewable Energy, v. 146, p. 1031-1040, 2020. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.07.042

Cypriano, D. Z. Biomassa de casca de laranja industrial como fonte de bioetanol e produtos de alto valor agregado. São Paulo: UNICAMP, 2015. (Dissertação de mestrado).

Erman, A. G.; Sar, T.; Seker, G.; Akbas, M. Y. Bioethanol production from fruit processing wastes. Journal of Biotechnology, v. 256, Suppl., p. S41, 2017. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2017.06.685

Fernandes, E. R. K.; Afuso, R. K. S.; Scitt, C. C.; Sellin, N.; Souza, O.; Medeiros, S. H. W. Avaliação do potencial para reaproveitamento de resíduos da bananicultura por pirólise. Anais do II Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de Resíduos Agropecuários e Agroindustriais, Foz do Iguaçu, 2011.

Fraife Filho, G. A.; Leite, J. B. V.; Ramos, J. V. Maracujá. Brasília: CEPLAC, 2015. Disponível em: <http://www.ceplac.gov.br/radar/maracuja.htm>. Acesso em: 02 dez. 2019.

Grohamann, K.; Cameron, G.; Buslig, B. Fractionation and pretreatment of orange peel by dilute acid hydrolysis. Bioresource Tecnology, v. 54, n. 2, p. 129-141, 1995. https://doi.org/10.1016/0960-8524(95)00121-2

Heleno, F. F.; Lima, A. C.; Afonso, R. J. C. F.; Coutrim, M. X. Otimização e validação de métodos analíticos para determinação de BTEX em água utilizando extração por headspace e microextração em fase sólida. Química Nova, v. 33, n. 2, p. 329-336, 2010. https://doi.org/10.1590/S0100-40422010000200019

Joner, G. C.; Battisti, J. F.; Ricci, M. R. Obtenção de etanol a partir da biomassa de frutas. Anais do XXXII Encontro Nacional de Engenharia de Produção, Bento Gonçalves, 2012. p. 3-6. Disponível em: <http://www.abepro.org.br/biblioteca/enegep2012_TN_WIC_167_970_19677.pdf>. Acesso em: 02 dez. 2019.

Lohrasbi, M.; Pourbafrani, M.; Niklasson, C.; Taherzadeh, M. J. Process design and economic analysis of a citrus waste biorefinery with biofuels and limonene as products. Bioresource Technology, v. 101, n. 19, p. 7382-7388, 2010. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.04.078

Martini, A. A.; Neto, J.; Eiras, L.; Bastos, P.; Barbosa, R.; Ulrich, Y. Boletim de monitoramento da qualidade dos combustíveis. Brasília: ANP, 2018. Disponível em: <http://www.anp.gov.br/images/QUALIDADE/BOLETIM/BQ_COMBUSTIVEIS_062018.pdf>. Acesso em: 02 dez. 2019.

Matias, M. F. O.; Oliveira, E. L.; Gertrudes, E.; Magalhães, M. M. A. Use of fibres obtained from the cashew (Anacardium ocidentale, L) and guava (Psidium guayava) fruits for enrichment of food products. Brazilian Archives of Biology and Technology, v. 48, n. sp., p. 143-150, 2005. https://doi.org/10.1590/S1516-89132005000400018

Mendonça, L. M. V. L.; Conceição, A.; Piedade, J.; Carvalho, V. D.; Theodoro, V. C. A. Caracterização da composição química e do rendimento dos resíduos industriais do limão tahiti (Citrus latifolia Tanaka). Ciência e Tecnologia de Alimentos, v. 26, n. 4, p. 870-874, 2006. https://doi.org/10.1590/S0101-20612006000400025

Mohapatra, D.; Mishra, S.; Sutar, N. Banana and its by-product utilisation: An overview. Journal of Scientific & Industrial Research, v. 69, p. 323-329, 2010.

Moreira, J. R. Obtenção de etanol a partir de material celulósico. In: Rosillo-Cale, F.; Bajay, S. V.; Rothman, H. (Eds.). Uso da biomassa para produção de energia na indústria brasileira. Campinas: UNICAMP, 2005.

Ogeda, T. L.; Petri, D. F. S. Hidrólise enzimática de biomassa. Química Nova, v. 33, n. 7, p. 1549-1558, 2010. https://doi.org/10.1590/S0100-40422010000700023

Pereira, F. C.; Lima, F. J. S.; Silva, A. O. Uma breve revisão sobre alguns aspectos do álcool combustível veicular e a análise quantitativa de espécies químicas presentes nesta matriz energética. Revista Virtual de Química, v. 8, n. 5, 2016. Disponível em: <http://rvq-sub.sbq.org.br/index.php/rvq/article/view/1587>. Acesso em: 29 set. 2019.

Ramiro, C. A. F. Produção e caracterização do biodiesel: estudo e comportamento de antioxidantes. Curitiba: UFPR, 2013.

Schulz, M. A. Produção de bioetanol a partir de rejeitos da bananicultura: polpa e casca de banana. Joinvile: UNIVILLE, 2010.

SEBRAE - Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas. Agronegócio: Fruticultura. Boletim da Inteligência. 2015. Disponível em: <http://www.bibliotecas.sebrae.com.br/chronus/ARQUIVOS_CHRONUS/bds/bds.nsf/64ab878c176e5103877bfd3f92a2a68f/$File/5791.pdf>. Acesso em: 17 set. 2019.

Silva, C. Avaliação do potencial de uso de resíduos do processamento de frutas na produção de etanol 2G. Maceió: UFAL, 2014.

Simas, M.; Pacca, S. Energia eólica, geração de empregos e desenvolvimento sustentável. Estudos Avançados, v. 27, n. 77, p. 99-115, 2013. https://doi.org/10.1590/S0103-40142013000100008

Smuga-Kogut, M.; Piskier, T.; Walendzik. B.; Szymanowska-Powalowskac, D. Assesment of wasteland derived biomass for bioethanol production. Electronic Journal of Biotechnology, v. 41, p. 1-8, 2019. https://doi.org/10.1016/j.ejbt.2019.05.001

Souza, O.; Schulz, M. A.; Fischer, G. A. A.; Wagner, T. M.; Sellin, N. Energia alternativa de biomassa: bioetanol a partir da casca e da polpa de banana. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 16, n. 8, p. 915-921, 2012. https://doi.org/10.1590/S1415-43662012000800015

Vanzella, E. Estudo de propriedades físico-químicas do etanol hidratado com adição de biodiesel para uso em motores de combustão interna Ciclo Otto. Cascavel: Universidade Estadual do Oeste do Paraná, 2015.

Zouhair, F. S.; Benali, A.; Kabbour, M. R.; Kabous, K. E.; El Maadoudi, E. A.; Bouksaim, M.; Essamri, A. Typical characterization of argane pulp of various Moroccan areas: A new biomass for the second generation bioethanol production. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, v. 17, n. 3, p. 192-198, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2018.09.004


 

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