Resumo

Biomassas residuais obtidas dos processos agrícolas e das indústrias de produção de alimentos têm sido exploradas de forma abundante. Com o objetivo de agregar valor a estes materiais e obter compostos e substâncias de grande interesse para uma gama de campos de estudo, esses resíduos caracterizam-se pela presença de uma matriz lignocelulósica, constituindo uma estrutura rígida e de grande resistência. O recente desenvolvimento de estudos, que tem como principal objetivo a extração de compostos de interesse de biomassas vegetais, tem mostrado diversas alternativas para agregar valor a esses materiais de maneira limpa e eficiente. Com isso, a hidrólise com água em estado subcrítico tem recebido atenção mundial, sobretudo em função de destacar-se como um método sustentável, renovável e economicamente viável. Neste estudo, a hidrólise em água subcrítica foi aplicada em materiais residuais de pericarpos de nogueira-pecã para a produção de açúcares redutores. Caracterizações físico-químicas e morfológica foram realizadas com o objetivo de avaliar a eficiência do processo hidrolítico no complexo lignocelulósico destes resíduos. Diferentes variáveis foram avaliadas durante o processo, como: temperatura (180, 220 e 260 ºC), razão mássica água/sólidos (R) (15 e 30 g água/g biomassa inicial, equivalente às vazões de 20 e 40 mL/min, respectivamente) e tempo de reação (0,5 a 15 minutos). Os maiores rendimentos de pericarpos (26,5 g/100 g de biomassa) foram obtidos sob as condições de 220 ºC e R de 15 g água/g biomassa (220 ºC e R – 15, vazão de 20 mL/min). As soluções hidrolisadas, analisadas por CLAE, mostraram a presença de arabinose, celobiose, glicose e xilose e dos inibidores furfural e hidroximetilfurfural. As análises de MEV, TGA e FT-IR indicaram as mudanças ocasionadas da alta eficiência da quebra do complexo lignocelulósico nas biomassas vegetais durante o processo hidrolítico, evidenciando a tecnologia subcrítica como uma ferramenta promissora.

Residual biomass obtained from agricultural processes and food production industries has been exploited in an abundant way. In order to add value to these materials and obtain compounds and substances of great interest for a range of fields of study, these residues are characterized by the presence of a lignocellulosic matrix, constituting a rigid and highly resistant structure. The recent development of studies, which have as main objective the extraction of compounds of interest from vegetable biomass, has shown several alternatives to add value to these materials in a clean and efficient way. As a result, hydrolysis with water in a subcritical state has received worldwide attention, mainly because it stands out as a sustainable, renewable and economically viable method. In this study, subcritical water hydrolysis was applied to waste materials from pecan husks for the production of reducing sugars. Physicochemical and morphological characterizations were carried out in order to evaluate the efficiency of the hydrolytic process in the lignocellulosic complex of these residues. Different variables were evaluated during the process, such as: temperature (180, 220 and 260 ºC), mass water/ solids ratio (R) (15 and 30 g water/ g initial biomass, equivalent to flows of 20 and 40 mL/ min, respectively) and reaction time (0.5 to 15 minutes). The highest yields of husks (26.5 g/ 100 g of biomass) were obtained under the conditions of 220 ºC and R of 15 g water/ g biomass (220 ºC and R - 15, flow rate of 20 mL/ min). The hydrolyzed solutions, analyzed by HPLC, showed the presence of arabinose, cellobiose, glucose and xylose and the furfural and hydroxymethylfurfural inhibitors. The SEM, TGA and FT-IR analyzes indicated the modifications caused by the high efficiency of the breakdown of the lignocellulosic complex in the vegetable biomasses during the hydrolytic process, showing the subcritical technology as a promising tool.