Acid and enzymatic hydrolysis to recover reducing sugars from cassava bagasse: an economic study

The objective of this work was to study the acid and enzymatic hydrolysis of cassava bagasse for the recovery of reducing sugars and to establish the operational costs. A statistical program "Statistica", based on the surface response was used to optimize the recovery of reducing sugars in both the processes. The process economics was determined considering the values of reducing sugars obtained at laboratory scale, and the operations costs of a cylindrical reactor of 1500 L, with flat walls at the top and bottom. The reactor was operated with 150 kg of cassava bagasse and 1350 kg of water. The yield of the acid hydrolysis was 62.4 g of reducing sugars from 100 g of cassava bagasse containing 66% starch. It represented 94.5% of reducing sugar recovery. The yield of the enzymatic hydrolysis was 77.1 g of reducing sugars from 120 g of cassava bagasse, which represented 97.3% of reducing sugars recovery. Concerning to the time, a batch of acid hydrolysis required 10 minutes, plus the time to heat and cool the reactor, and a batch of the enzymatic hydrolysis needed 25 hours and 20 minutes, plus the time to heat and to cool the reactor. Thus, the acid hydrolysis of 150 kg of cassava bagasse required US$ 34.27, and the enzymatic hydrolysis of the same amount of cassava bagasse required US$ 2470.99.O objetivo deste trabalho foi estudar a hidrólise acida e enzimática do bagaço de mandioca relacionando a eficiência de recuperação de açúcar redutor com os custos de operação. As condições de operação de ambos os processos foram otimizados usando o programa de análise de dados "Statistica", baseado em superfície de resposta. O estudo econômico foi feito tomando-se por base os valores de açúcar redutor obtidos nas hidrólises em escala de laboratório, e os custos de operação foram calculados para um reator de escala industrial com volume útil de 1500 L, de paredes laterais cilíndricas, e planas no topo e no fundo. O reator pode operar com 136 kg de bagaço e 1360 kg de água. Para o cálculo do gasto de energia foram considerados os calores necessários para aquecer o material e o calor necessário para manter a temperatura do reator em cada etapa do processo.Os custos com produtos químicos foram considerados, e também o tempo de reação, que mostrou ser um ponto muito importante na definição da viabilidade do processo. O rendimento da hidrólise ácida foi 62.35 g de açúcar redutor a partir de 100 g of bagaço de mandioca com 66% de amido residual. Isto representa 94.5% de açúcar redutor recuperado. O rendimento da hidrólise enzimática foi de 77.1 g de açúcar redutor a partir de 120 g de bagaço de mandioca com 66% de amido residual, representando 97.3% recuperação de açúcar redutor.Em relação ao tempo, uma batelada da hidrólise ácida gasta 10 minutos, mais o tempo para aquecer e resfriar o reator, e uma batelada da hidrólise enzimática precisa de 25 horas e 20 minutos, mais o tempo para aquecer e resfriar o reator Quanto aos custos operacionais com produtos químicos e energia, a hidrólise ácida de 150 kg de bagaço de mandioca, custa US$ 34.27, e a hidrólise enzimática da mesma quantidade de bagaço de mandioca custa US$ 2470.99