dc.contributor.author | Pinto, Ariane Silveira Sbrice | |
dc.date.accessioned | 2021-03-08T15:00:06Z | |
dc.date.available | 2021-03-08T15:00:06Z | |
dc.date.issued | 2017-02-20 | |
dc.identifier.citation | PINTO, Ariane Silveira Sbrice. Monitoramento por espectroscopia dos compostos fenólicos e furaldeídos gerados no processamento de biomassa lignocelulósica. 2017. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13942. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13942 | |
dc.description.abstract | The major process challenge of the second-generation ethanol (2G) production is related
with characterization of hydrolyzate from lignocellulosic biomass, which often contains
high quantities of phenolic compounds and furan derivatives. These components of
hydrolyzate are responsible for inhibit and deactivate enzymes during hydrolysis in
addition to negatively influence the fermentation step. The phenolic compounds and
furaldehydes quantification could help to highlight the bioprocesses limitations. As a
result, it could allow the process improvement that may be characterized by more
productive, robust and tolerant to these compounds. Concerning about this objective,
rapid, efficient, and low-cost technologies for monitoring the phenolic compounds and
furan derivatives are essential for better control of the pretreatment, hydrolysis and
fermentation steps during 2G ethanol production. For achieving that goal it was verified
the viability of monitoring phenolic compounds and furaldheydes by the use of
chemometric techniques. The Ultraviolet Visible and Near Infrared spectral regions
were analyzed in association with Partial Least Squares (PLS) regression for monitoring
the inhibitors from pretreatment hydrolyzate of sugarcane bagasse. Hydrolyzate samples
from liquid hot water pretreatment of biomass plus synthetic samples were evaluated on
distinct calibration and test trials. The negative effect in both hydrolysis and
fermentation process were considered for monitoring components from hydrolyzate and
synthetic mixtures. Then, the concentration of vanillin, hydroxymethylfurfural, furfural,
as well as ferulic, gallic and p-coumaric acids were analyzed. It was found that the most
accurate PLS model could be used to monitor phenolic compounds and furaldehydes
during the liquid hot water pretreatment of lignocellulosic material from three different
operating conditions. The best predicting concentrations provided satisfactory accuracy
for each analyte by presenting PLS-UV-Vis models with potential for process
monitoring (standard deviation of prediction for cross-validation leave-one-out
(RMSECV) around 3.0 to 9.0% and residual predictive deviation (RPD) was from 2.0
up to 5.0). | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Compostos fenólicos | por |
dc.subject | Etanol de segunda geração | por |
dc.subject | Espectroscopia no infravermelho próximo | por |
dc.subject | Espectroscopia no ultravioleta-visível | por |
dc.subject | Regressão por mínimos quadrados parciais | por |
dc.subject | Phenolic compounds | eng |
dc.subject | Second-generation ethanol | eng |
dc.subject | Near infrared spectroscopy | eng |
dc.subject | Ultraviolet-visible spectroscopy | eng |
dc.subject | Partial least squares regression | eng |
dc.title | Monitoramento por espectroscopia dos compostos fenólicos e furaldeídos gerados no processamento de biomassa lignocelulósica | por |
dc.title.alternative | Spectroscopy monitoring of phenolic compounds and furaldehydes that are generated in the processing of lignocellulosic biomass | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.contributor.advisor1 | Farinas, Cristiane Sanchez | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9933650905615452 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Ribeiro, Marcelo Perencin de Arruda | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0381402687491195 | por |
dc.description.resumo | Um dos principais desafios na produção do etanol de segunda geração (2G) está relacionado à caracterização dos hidrolisados da biomassa lignocelulósica que, frequentemente, contêm quantidades elevadas de compostos fenólicos e furaldeídos.
Estes componentes são responsáveis por inibir e desativar enzimas no processo de hidrólise, além de influenciarem negativamente na etapa de fermentação. A quantificação dos compostos fenólicos e furaldeídos poderia auxiliar na elucidação das limitações destes bioprocessos. Consequentemente, seria possível otimizar a produção de etanol 2G com estratégicas aplicadas ao processo, tornando-o mais eficiente, robusto e tolerante a estes inibidores. Neste contexto, tecnologias rápidas, eficientes e de baixo custo para o monitoramento dos furaldeídos e compostos fenólicos torna-se crucial na otimização das etapas de produção do etanol 2G. A fim de alcançar este propósito, avaliou-se a viabilidade de monitorar os principais inibidores presentes no hidrolisado a partir de técnicas quimiométricas. Espectroscopias nas regiões do Ultravioleta-Visível bem como do Infravermelho Próximo associadas à regressão por Mínimos Quadrados Parciais (do inglês, Partial Least Squares - PLS) foram avaliadas no monitoramento de inibidores originados no processo de pré-tratamento do material lignocelulósico da cana-de-açúcar. Amostras de hidrolisado obtidas no pré-tratamento hidrotérmico da biomassa, bem como amostras sintéticas foram consideradas em diferentes conjuntos de calibração e teste dos modelos PLS. A escolha dos analitos monitorados foi baseada no efeito inibitório provocado nas etapas de hidrólise enzimática e fermentação. Assim, analisaram-se modelos de previsão para a concentração de vanilina, hidroximetilfurfural, furfural, bem como para os ácidos felúrico, gálico e p-cumárico. Os resultados garantiram o monitoramento destes compostos no hidrolisado do pré- tratamento hidrotérmico do bagaço da cana-de-açúcar em três condições de operação. As previsões de concentração foram satisfatoriamente precisas em modelagens PLSUV-Vis,
apresentando modelos PLS com potencial aplicação no monitoramento destes analitos durante o processo (desvio padrão de previsão na validação cruzada leave-oneout (RMSECV) em torno de 3,0 a 9,0% e desvio residual de previsão (RPD) de 2,0 até 5,0). | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::METODOS OTICOS DE ANALISE | por |
dc.description.sponsorshipId | CNPq: 132172/2015-1 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/6134437994430328 | por |