Biofuel and succinic acid production by valuing soybean hull, using a classical and a novel alternative (imidazole) as pretreatment methods

Abstract

Resumo: A soja é uma das mais importantes fontes vegetais de proteína e óleo do mundo, com grande aplicação na produção de alimentos, ração animal e biodiesel. A casca da soja é o principal subproduto gerado no processamento da soja, representando cerca de 8% do peso seco do grão. Neste trabalho a casca da soja foi submetida a uma hidrólise ácida (H2SO4), no qual foram determinados os valores ótimos de concentração de ácido e tempo de reação a uma temperatura constante. O hidrolisado foi utilizado como meio principal, suplementado com dois outros resíduos (leite de levedura e melaço de cana) para crescimento da levedura Rhodosporidium toruloies. Não foram adicionados nutrientes comerciais ao meio de cultivo. Após o desenvolvimento da levedura, o óleo intracelular foi extraído e seu perfil lipídico foi determinado. No segundo pré-tratamento foi utilizado o imidazol, uma nova alternativa sustentável para o tradicional pretratamento de biomassa lignocelulosica. Foram avaliados a melhor condição de temperatura e tempo de processo. As características do material não tratado e pré-tradado com este reagente foi analisado (espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de raio-X (XRD) e microscopia eletrônica de varredura (SEM)). Após essa etapa, a fração rica em celulose foi submetida à hidrólise enzimática seguida de sua fermentação, as leveduras utilizadas foram Saccharomyces cerevisiae e a Pichia stipitis e as biomoléculas, etanol e ácido succínico, foram quantificadas.

Abstract: Soybean is one of the most important vegetal sources of protein and oil in the world with large applications to food, feed and biodiesel production. The soybean hull is the major byproduct generated by soybean processing, which represents around 8% of whole weight grain. In this work, the soybean hull was submitted to acid hydrolysis (H2SO4), in which the optimal values of acid concentration and reaction time were determined, the temperature maintained constant. The hydrolyzed was used as the main growth medium, supplemented with two other residues (surplus yeast and sugarcane molasses) for Rhodosporidium toruloides growth. It was not added any commercial nutrients in the growth medium. After development of the yeast, the intracellular oil was extracted and its lipids profile was determined. In the second pretreatment was utilized the imidazole, an alternative sustainable for the traditional lignocellulosic biomass pretreatment. The temperature and process time conditions were evaluated. The characteristics and composition of the untreated and pretreated material were analyzed (Fourier-transformed infrared (FTIR) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM)). After this stage, the cellulose-rich fraction was submitted to enzymatic hydrolysis followed by fermentation, the yeasts used were Saccharomyces cerevisiae and Pichia stipitis and the biomolecules, ethanol and succinic acid, were quantified.