Efeito do tratamento hiperbárico na hidrólise de pasta Kraft com celulase

Abstract

Com este trabalho pretendeu-se estudar o efeito que o tratamento a alta pressão hidrostática exerce sobre a hidrólise enzimática com celulase de pasta kraft branqueada de Eucalyptus globulus. Foi utilizada a endo celulase (EC 3.2.1.4) comercial de tipo1,4-(1,3:1,4)-β-D-glucano 4-glucano- hidrolase produzida pelo fungo Tricoderma virido. De modo a averiguar qual a influência que o tratamento hiperbárico tem sobre a velocidade de hidrólise e sobre a quantidade de açúcares redutores formados, quando aplicado previamente à reacção de hidrólise, submeteu-se a pasta a pressões de 300 e 400 MPa durante intervalos de 5, 15 ou 45 minutos. De uma forma geral, verificou-se que a pressão e o tempo de pressurização representam dois parâmetros que afectam significativamente a extensão da reacção de hidrólise, visto o seu aumento se traduzir numa maior quantidade de açúcares redutores formados. Contudo, apesar de no tratamento hidrostático a 400 MPa se verificar uma maior intensidade de hidrólise do que a 300 MPa, à medida que a pasta está mais tempo sob pressão o seu efeito torna-se cada vez menos acentuado quando comparado com as amostras que foram pressurizadas durante menores intervalos de tempo à mesma pressão. Para posteriores análises, escolheu-se a pasta hidrolisada pré-tratada a 400 MPa durante 15 minutos, onde após 15 minutos do decorrer da reacção, a quantidade de açúcares redutores formados aumentou cerca de 80% face à da pasta não submetida a este tipo de pré-tratamento. Para a mesma pasta, observou-se ainda um aumento da velocidade de hidrólise nos instantes iniciais da reacção na ordem dos 66% relativamente à pasta não tratada. A conjugação destes dois factores leva a que, comparando as pastas prétratadas com as não tratadas, se alcance um patamar na produção de açúcares redutores decorrido aproximadamente o mesmo tempo de reacção, mas com uma quantidade de açúcares redutores produzidos mais elevada para a pasta com tratamento hiperbárico. Observações microscópicas demonstraram que as fibras das pastas processadas a alta pressão se apresentam mais intumescidas e flexíveis, em comparação com a pasta sem efeito de tratamento de alta pressão, provando que o processamento a alta pressão é um método eficaz para aumentar a acessibilidade das fibras celulósicas face à hidrólise enzimática com celulase. Desta forma, é possível degradar maior quantidade de celulose face aos métodos convencionais que não utilizam o processamento hiperbárico como pré-tratamento.

In this work was evaluated the effect that high pressure treatment exerts on the enzymatic hydrolysis with cellulase of Eucalyptus globulus bleached kraft pulp. It was used a commercial endo cellulase enzyme (EC 3.2.1.4) of type 1, 4 - (1,3:1,4)-β-D-glucan 4-glucan hydrolase produced by the fungus Tricoderma virido. In order to study the influence of the hyperbaric treatment over the hydrolysis rate and over the amount of reducing sugars formed, the pulp was subjected to pressures of 300 and 400 MPa during 5, 15 or 45 minutes prior to the hydrolysis reaction. Overall, it was found that the pressure and pressurization time are two parameters that significantly affect the extent of the hydrolysis reaction, because its increase result in a greater amount of reducing sugars formed. However, despite the treatment at 400 MPa promote a greater intensity of hydrolysis than the treatment at 300 MPa, as long as the pulp is under pressure over time, this effect becomes less pronounced when compared with samples that were pressurized during shorter intervals of time at the same pressure. For further analysis, it was used the sample of hydrolyzed pulp pre-processed at 400 MPa during 15 minutes, where after 15 minutes of hydrolysis, the amount of reducing sugars formed increased approximately 80% compared to the pulp that was not subject to this type of treatment. For the same pulp, there was also an increased rate of hydrolysis during the first minutes of the reaction in the order of 66% compared to the untreated pulp. Comparing the hydrolysis behavior of pre-treated and non-treated pulps, it was seen that the former reaches the maximum rate of hydrolysis approximately at the same time, but with an higher amount of produced reducing sugars. Microscopic observations showed that the fibers of pulps processed at high pressures are more flexible and swollen compared to the pulp not subjected to the hyperbaric effect, proving that high pressure processing is an effective method to increase the accessibility of cellulosic fibers to the enzymatic hydrolysis with cellulase. Thus, it is possible to degrade more cellulose compared to the conventional methods that do not use high pressure processing as a pre-treatment.