Assessment of industrial orange pomace pelletized for butanol production by Clostridium beijerinckii by acetone-butanol-ethanol fermentation

Among the lignocellulosic biomass produced in large quantities in Brazil, the production of orange juice stands out. This residue can be considered as source of raw material in fermentative processes and consequently leading to a generation of value-added products. Acetone-butanol-ethanol fermentation (ABE) may be a fermentation process of anaerobic bacteria sources of carbon from agro-industrial waste. Thus, the present study had to evaluate the butanol via ABE fermentation using Clostridium beijerinckii from pelletized industrial orange pomace. This bagasse was milled, chemically compounded and quantified as to its composition in holocellulose (18.99 %), alfacelulose (5.37 %), hemicellulose (13.62 %), lignin (6.16 %), pectin (7.21 %) and protein (3.14 %) and is subjected to a pretreatment of ultrasound, autohydrolysis and acid-diluted followed by enzymatic hydrolysis to verify an amount of fermentable total reducing sugars (ART). The ABE fermentation was carried out in batch-reactors at 37 °C under agitation of 160 rpm under anaerobic conditions. During a fermentation samples were taken for analyzes of sugars and solvents. Pretreatments followed by enzymatic hydrolysis do not enhance a significant amount of available ART compared to bagasse rather than enzymatic hydrolysis. At the end of the enzymatic hydrolysis, it was possible to obtain 4,301 g/L of sugars in the liquid phase (hydrolyzed) and can be fermented. At the end (120 h) of the orange hydrolysate fermentation the consumption of sugars was 75.42%, and at 78.10% for the control using glucose, butanol production was 0.069 g/L (yield 0.02 g/g) and 0.237 g/L (yield 0.071 g/g), respectively. Production of solvent has shown that orange pomace has potential for ABE fermentation.Não recebi financiamentoDentre as biomassas lignocelulósicas residuais produzidas em grande quantidade no Brasil destaca-se o resíduo gerado na produção industrial de suco de laranja. Esse resíduo pode ser considerado como fonte de matéria-prima em processos fermentativos e consequentemente ser utilizado na fabricação de diversos produtos de valor agregado. Solventes oriundos da fermentação acetona-butanol-etanol (ABE) podem ser um exemplo de processo fermentativo onde bactérias anaeróbias utilizam fontes de carbono de resíduos agroindustriais. Dessa forma o presente estudo teve por objetivo avaliar a produção de butanol via fermentação ABE utilizando Clostridium beijerinckii a partir de bagaço de laranja industrial peletizado. Esse bagaço foi moído, caracterizado quimicamente e quantificado quanto a sua composição em holocelulose (18,99 %), α-celulose (5,37 %), hemicelulose (13,62 %), lignina (6,16 %), pectina (7,21 %) e proteína (3,14 %). Posteriormente foi submetido a pré-tratamentos de ultrassom, autohidrólise e hidrólise ácido-diluído seguidos de hidrólise enzimática, no entanto esses pré-tratamentos não realçaram significativamente a quantidade de açúcares redutores totais (ART) disponíveis em comparação com o bagaço tratado somente com hidrólise enzimática. No final da hidrólise enzimática, foi possível obter 4,301 g/L de açúcares na fase líquida (hidrolisado), o qual foi usado nos ensaios de fermentação. A fermentação ABE foi realizada em frascos-reatores em batelada a 37 ºC sob agitação de 160 rpm em condições anaeróbias sendo o ensaio controle com glicose. Durante a fermentação foram retiradas amostras para análises de açúcares, solventes, ácidos orgânicos e biomassa celular. Após 120 horas de fermentação com hidrolisado de laranja o consumo de açúcares foi de 75 %, e com glicose de 78 %, a produção de butanol foi de 0,069 g/L (rendimento de 0,02 g/g) e 0,237 g/L (rendimento de 0,071 g/g), respectivamente. A produção de solventes e ácidos orgânicos, demonstrou que o bagaço de laranja peletizado possui potencial para fermentação ABE, pois mesmo sem pré-tratamento esta biomassa gerou produtos de interesse industrial