Deslignificação de serragem de pinus pré-tratada visando a cadeia produtiva do bioetanol

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dc.contributor.advisorMelo, Marcelo Rodrigues de
dc.contributor.authorChlusewicz, Vitória Durães
dc.contributor.bancaPaiva, Juliani Chico Piai
dc.contributor.bancaRezende, Maria Inês
dc.coverage.extent50 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2026-08-24T13:49:40Z
dc.date.available2026-08-24T13:49:40Z
dc.date.issued2026-02-19
dc.description.abstractA demanda por biocombustíveis renováveis impulsiona a busca por matérias primas alternativas, e nesse contexto, biomassas lignocelulósicas são promissoras para a produção do etanol de segunda geração (E2G). Contudo, a estrutura complexa da lignina dificulta o acesso das enzimas à celulose, comprometendo a eficiência da conversão e a viabilidade econômica do E2G. Neste estudo avaliou-se a seleção de fungos produtores de enzimas ligninolíticas e associação destas com o pré-tratamento por explosão a vapor na deslignificação de serragem de Pinus visando a cadeia produtiva do etanol. A produção de enzimas ligninolíticas por 10 fungos basidiomicetos foi realizada por fermentação em estado sólido (FES) em serragem de Pinus não tratada quimicamente obtida no comércio local. A serragem de Pinus esterilizada e umidificada foi inoculada com discos miceliais e mantido em estufa à 28 °C durante 21 dias. Os cultivos foram interrompidos pela adição de água estéril aos frascos, seguido de homogeneização, incubação em banho de ultrassom e filtração. O filtrado denominado extrato bruto enzimático (EBE) foi avaliado quanto à atividade de lacase, lignina peroxidase e manganês peroxidase. A enzima de maior atividade no EBE foi parcialmente purificada com sulfato de amônio, seguido de diálise, e o fungo produtor identificado molecularmente. A enzima parcialmente purificada foi utilizada para a hidrólise enzimática de serragem in natura, sendo esta última submetida também ao processo de explosão a vapor. A lacase do fungo Polyporus tricholoma MO21-28w apresentou a maior atividade enzimática, de 5,17 U mL-1, e as atividades enzimáticas para manganês e lignina peroxidase foram praticamente nulas para todos os isolados. A purificação parcial da lacase de P. tricholoma resultou em aumento da atividade enzimática de 5,16 para 32,30 U mL-1, e o uso da lacase parcialmente purificada, bem como da explosão a vapor no pré-tratamento da biomassa levaram a alterações das características físicas do material, quando observada por microscopia eletrônica de varredura. Análise de absorção UV280nm da biomassa pré-tratada enzimaticamente indicou aumento de compostos solúveis após 24 horas de incubação, comprovando sua atividade deslignificante. Em relação a remoção de lignina insolúvel, tanto o pré-tratamento de explosão a vapor (2,95 %) quanto de hidrólise enzimática (2,55 %) demonstraram eficácia individual, sendo que a combinação dos tratamentos atingiu 5,11 % de remoção de lignina. Estes resultados indicam que a enzima do fungo P. tricholoma MO21-28w apresenta potencial para aplicação no pré-tratamento da serragem de Pinus, de forma isolada ou combinada do pré-tratamento físico por explosão à vapor.
dc.description.abstractother1The demand for renewable biofuels drives the search for alternative raw materials, in this context, lignocellulosic biomasses are promising to produce second-generation ethanol (2G ethanol). However, the complex structure of lignin hinders enzyme access to cellulose, compromising conversion efficiency and the economic viability of 2G ethanol. This study evaluated the selection of fungi producing ligninolytic enzymes and their association with steam explosion pretreatment in the delignification of Pinus sawdust, aiming at the ethanol production chain. The production of ligninolytic enzymes by 10 basidiomycete fungi was carried out via solid-state fermentation (SSF) on chemically untreated Pinus sawdust obtained from local commerce. Sterilized and moistened Pinus sawdust was inoculated with mycelial discs and kept in an incubator at 28 °C for 21 days. The cultures were stopped by adding sterile water to the flasks, followed by homogenization, incubation in an ultrasonic bath, and filtration. The filtrate, called crude enzymatic extract (CEE), was evaluated for laccase, lignin peroxidase, and manganese peroxidase activity. The enzyme with the highest activity in the CEE was partially purified with ammonium sulfate followed by dialysis, and the producing fungus was molecularly identified. The partially purified enzyme was used for the enzymatic hydrolysis of in natura sawdust, which was also subjected to the steam explosion process. The laccase from the fungus Polyporus tricholoma MO21-28w showed the highest enzymatic activity, 5.17 U mL?¹, while manganese and lignin peroxidase activities were practically null for all isolates. Partial purification of P. tricholoma laccase resulted in an increase in enzymatic activity from 5.16 to 32.30 U mL?¹, and the use of partially purified laccase, as well as steam explosion in biomass pretreatment, led to changes in the material's physical characteristics, as observed by scanning electron microscopy. UV absorption analysis at 280 nm of the enzymatically pretreated biomass indicated an increase in soluble compounds after 24 hours of incubation, proving its delignifying activity. Regarding insoluble lignin removal, both steam explosion pretreatment (2.95%) and enzymatic hydrolysis (2.55%) demonstrated individual efficacy, with the combination of treatments achieving 5.11% lignin removal. These results indicate that the enzyme from the fungus P. tricholoma MO21-28w has potential for application in the pretreatment of Pinus sawdust, either alone or combined with physical pretreatment by steam explosion.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19532
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Bioenergia
dc.subjectLacase
dc.subjectPolyporus tricholoma
dc.subjectBiomassa lignocelulósica
dc.subjectBiocombustível
dc.subjectLignina
dc.subjectFermentação em estado sólido
dc.subjectBioenergia
dc.subjectConversão de biomassa
dc.subjectCelulose
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.cnpqCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsLaccase
dc.subject.keywordsPolyporus tricholoma
dc.subject.keywordsLignocellulosic biomas
dc.subject.keywordsBiofuel
dc.subject.keywordsLignin
dc.subject.keywordsSolid-state fermentation
dc.subject.keywordsBioenergy
dc.subject.keywordsBiomass conversion
dc.subject.keywordsCellulose
dc.titleDeslignificação de serragem de pinus pré-tratada visando a cadeia produtiva do bioetanol
dc.title.alternativeDelignification of pretreated pine sawdust aiming at the bioethanol production chain
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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