Estudo da hidrólise da pasta kraft com diferentes enzimas

Abstract

A hidrólise de pastas da indústria papeleira está a ser investigada a nível internacional para a conversão dos polissacáridos existentes na pasta de papel a monossacáridos, suscetíveis a fermentação para a produção de biocombustíveis de segunda geração ou outros bioprodutos de elevado valor acrescentado. O objetivo deste trabalho foi estudar a hidrólise enzimática das pastas kraft cruas e branqueadas, do RAIZ – Instituto de Investigação da Floresta e do Papel. Nestas hidrólises estudou-se o efeito da concentração de enzima, assim como o efeito da concentração de substrato. As hidrólises de pastas cruas foram realizadas recorrendo a cinco preparados enzimáticos comerciais diferentes, sendo estes a Cellic Ctec 2, Optimase, Serzym 42, Celluclast 1,5L e Novozyme NS-22192. Na hidrólise de pasta branqueada foi utilizado o preparado enzimático Novozyme NS-22192. As hidrólises enzimáticas decorreram durante 24 horas e, a análise dos monossacáridos obtidos durante estas hidrólises foi feita através do método de DNS (Ácido 3,5-dinitrossalicílico) e através de cromatografia iónica. Constatou-se que na maioria dos ensaios, as hidrólises com carga de enzima superior, levaram a uma concentração de monossacáridos redutores e a uma conversão de reação superior. O preparado enzimático que converteu mais polissacáridos em monossacáridos foi o Cellic Ctec 2, sendo a conversão com a maior carga de enzima testada de 99,7%. Os ensaios de hidrólise enzimática com diferentes concentrações de substrato, permitiram modelar os resultados com o modelo de Michaelis-Menten utilizando o software Matlab. Estimaram-se os parâmetros característicos do modelo nomeadamente a constante de Michaelis-Menten cujo valor foi 136,5 g/L e a velocidade máxima cujo valor apresentado foi 51,74 g/h.

The hydrolysis of pulp from the paper industry is being investigated internationally to try to convert its polysaccharides into monosaccharides. These are capable of being fermented so they can be used in the production of second generation bio fuels or in any other valuable bio products. The purpose of this work was to study the enzymatic hydrolysis of kraft pulp, raw and bleached, provided by RAIZ- Instituto de Investigação da Floresta e do Papel. The hydrolysis process was studied analysing the effect of enzyme concentration as well as the effect of the substrate concentration. The hydrolysis of raw pulp was tested using the following 5 different commercial enzymatic preparations: Cellic Ctec 2, Optimase, Serzym 42, Celluclast 1,5L and Novozyme NS-22192. Novozyme NS-22192 was used in the hydrolysis of the bleached pulp. The enzymatic hydrolysis were made during 24 hours and the analyzes of the obtained monosaccharides were made through the DNS (3, 5-Dinitrosalicylic acid) method and through ionic chromatography. In most of the experiences, the hydrolysis with a higher charge of enzyme, produced the higher concentration of monosaccharides The enzymatic preparation more efficient was Cellic Ctec 2, being the conversion, with the biggest charge of enzyme, 99,7% . The experiences of enzymatic hydrolysis with different substrate concentrations allowed the modulation of the results with the Michaelis-Menten model by using Matlab software. The estimated parameters of the model, namely the constant of Michaelis-Menten, and the maximum reaction rate were of 136,5 g/L and 51,74 g/h respectively.