Study of pretreatment of cashew apple bagasse with alkaline hydrogen peroxide to ethanol production.

O prÃ-tratamento do bagaÃo de caju (BC) com perÃxido de hidrogÃnio alcalino (PHA) e a hidrÃlise enzimÃtica do BC-PHA foram avaliados visando a conversÃo de celulose e hemicelulose em aÃucares fermentescÃveis. Primeiramente foram avaliados os efeitos da concentraÃÃo de perÃxido de hidrogÃnio a pH 11,5, a carga de biomassa e o tempo do prÃ-tratamento a 35 ÂC e 250 rpm, na hidrÃlise enzimÃtica, da biomassa prÃ-tratada, com celulase comercial a uma carga de 11,4 FPU/gcelulose. O BC utilizado neste estudo continha 20,56  20,19% de celulose, 10,17  0,89% de hemicelulose e lignina 35,26  0,90%. O prÃ-tratamento resultou numa reduÃÃo no teor de lignina dos sÃlidos residuais. A melhor condiÃÃo de prÃ-tratamento com perÃxido de hidrogÃnio alcalino obtida foi 4,3% v/v de H2O2, pH 11,5, 5% m/ v de BC a 35 ÂC por 6 h, os sÃlidos resultantes dos prÃ-tratamentos foram denominados de BC-PHA. ApÃs a melhor condiÃÃo do prÃ-tratamento ser encontrada, foi avaliado o efeito da combinaÃÃo de quatro enzimas comerciais na hidrÃlise enzimÃtica. A combinaÃÃo das enzimas complexo celulase e β-glicosidase, na proporÃÃo de 0,61:0,39, com carga de 30 FPU/gCAB-PHA e 66 CBU/gCAB-PHA, respectivamente, proporcionou a maior concentraÃÃo de aÃÃcares. O maior rendimento de aÃÃcar foi obtido com a carga de celulose de 4 gcelulose/100 mL, com rendimento de glicose de 511,68 mg/gCAB-AHP (36 g/L) e rendimento de xilose de 237,8 mg/gCAB-AHP (13 g/L). O lÃquido obtido apÃs hidrÃlise enzimÃtica foi utilizado para avaliar a produÃÃo de etanol utilizando os micro-organismos Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus ATCC 36907 e K. marxianus CCA510 a 30 ÂC e 150 rpm. A concentraÃÃo de etanol foi semelhante para todos os micro-organismos (aproximadamente 15 g/L). No entanto, a levedura S. cerevisiae apresentou maior produtividade. A fraÃÃo sÃlida obtida apÃs o prÃ-tratamento foi utilizada no estudo de sacarificaÃÃo e fermentaÃÃo simultÃneas (SFS), realizado utilizando as enzimas complexo celulase (30 FPU/gCAB-AHP) e β-glicosidase (66 CBU/gCAB-AHP) a 45 ÂC e 150 rpm avaliando as leveduras K. marxianus ATCC 36907 e K. marxianus CCA510. A concentraÃÃo de etanol obtida por SFS do BC-PHA por K. marxianus ATCC36907 atingiu 18 g/L com 48 h de processo, correspondendo a um rendimento de 98% de etanol com base no teor de celulose disponÃvel. Os resultados mostram que o perÃxido de hidrogÃnio em meio alcalino à eficaz para o tratamento prÃvio de BC e o sÃlido obtido pode ser utilizado na produÃÃo de etanol por SFS.Alkaline H2O2 pretreatment (AHP) and enzymatic saccharification were evaluated for conversion of cashew apple bagasse (CAB) cellulose and hemicellulose to fermentable sugars. First, the effects of the concentration of hydrogen peroxide at pH 11.5, the biomass loading and the pretreatment duration performed at 35 ÂC and 250 rpm were evaluated after the subsequent enzymatic saccharification of the pretreated biomass using a commercial cellulase enzyme with low load. The CAB used in this study contained 20.56  20.19% cellulose, 10.17  0.89% hemicellulose and 35.26  0.90% lignin. The pretreatment resulted in a reduced lignin content in the residual solids. The best condition pretreatment from CAB was obtained with alkaline hydrogen peroxide (4.3% v/v H2O2), pH 11.5, 35 ÂC, 5% w/v CAB for 6 h, these solids were named of CAB-AHP. After, the effect of the combination of four commercial enzymes were evaluated. The combination of the enzymes, cellulase complex and β-glucosidase, on the proportion of 0.61:0.39 with load of 30 FPU/gCAB-AHP and 66 CBU/gCAB-AHP, respectively, was found to achieved high monomeric sugar release. The higher sugar yield was in the assays with 4 gcellulose/100 mL obtained glucose yield of 511.68 mg/gCAB-AHP (36 g/L) and xylose yield of 237.8 mg/gCAB-AHP (13 g/L). The liquid obtained after hydrolysis enzymatic was used in separate hydrolysis and fermentation (SHF) process with Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus ATCC 36907 and K. marxianus CCA510 at 30 ÂC and 150 rpm. The ethanol concentration was similar for all microorganism (approx 15 g/L). However the yeast S. cerevisiae showed higher productivity. Also, the solid fraction obtained of pretreatment was used in the study of simultaneous saccharification and fermentation (SSF). SSF was conducted using cellulose complex enzyme (30 FPU/gCAB-AHP) and β-glucosidase enzyme (66 CBU/gCAB-AHP) at 45 ÂC and 150 rpm and evaluated the yeasts K. marxianus ATCC 36907 and K. marxianus CCA510. The ethanol concentration in SSF from CAB-AHP using K. marxianus ATCC36907 reached 18 g/L with 48 h, corresponding to an ethanol yield of 98% based on cellulose content. The results show that alkaline hydrogen peroxide is effective for the pretreatment of CAB and this solid can be used on the ethanol production by SSF