Dados do Trabalho

Título

UTILIZAÇAO DA RAIZ DE MANDIOCABA (MANIHOT ESCULENTA) PARA PRODUÇAO DE ETANOL

Introdução

A produção de etanol ou álcool etílico (C₂H₅OH) ocorre através da fermentação dos açúcares
existentes em produtos vegetais (cereais, beterraba e cana) desde a remota antiguidade. Hoje,
uma parte do etanol industrial ainda é feita por meio da fermentação, outra é feita
sinteticamente de fontes como o eteno extraído do petróleo (BASTOS, 2007). Diferente das
fontes fósseis de energia, como o petróleo ou o carvão mineral, a biomassa pode renovar-se
por meio do ciclo de carbono, onde o CO₂ é liberado na atmosfera através da decomposição
ou queima de matéria orgânica ou seus derivados. Por meio da fotossíntese, as plantas
transformam CO₂ e H₂O em hidratos de carbono, liberando oxigênio (DECICINO, 2007). Há
uma grande variedade de matérias prima que podem ser utilizadas na produção de etanol,
entre elas, destacam-se: as açucaradas (cana-de-açúcar, beterraba e mandiocaba), as
lignocelulósicas (madeira, palha da cana-de-açúcar) e amiláceas (mandioca). Essa
diversidade de energias limpas são ferramentas para construção de uma nova civilização, que
viabiliza a fabricação local e regional cumprindo as aptidões naturais de forma sustentável
(MARTINS, 2007). O pesquisador da Embrapa em biotecnologia, Luiz Joaquim Carvalho,
expôs ao governo do Pará sua pesquisa sobre a importância da mandioca doce – a mandiocaba
– para produção de etanol. Segundo a pesquisa, ao contrário da mandioca tradicional, na
mandioca açucarada é possível encontrar 35% de glicose, 10% de sacarose e apenas 2% de
amido em sua raiz, enquanto na cana apenas 12% é açúcar, comparou Carvalho (REVISTA
GLOBO RURAL, 2011). A mandioca açucarada não tenciona substituir a cultura da canade-açúcar na produção de etanol no Brasil, entretanto pode retratar opções para produtores
de menores escalas, com benefícios sociais para comunidades rurais ou ocupação de nichos
agrícolas, em região em que o cultivo da cana é inviável. Pode ser também uma opção para
períodos entressafras, em que as destilarias de álcool de cana-de-açúcar ficam ociosas
(CARDONA e SÁNCHEZ, 2007). A produção de etanol através da mandiocaba pode se
tornar uma proposta para incluir outras regiões no setor sucroalcooleiro, principalmente na
região amazônica, onde a legislação delimita o cultivo da cana-de-açúcar, segundo o
DECRETO N° 6.961, DE 17 DE SETEMBRO DE 2009. Visto que os principais indicadores
considerados no zoneamento agroecológico da cana-de-açúcar foram a vulnerabilidade das
terras, o risco climático, o potencial de produção agrícola sustentável e condições de solo
desfavoráveis (BRASIL, 2009).

Resumo

A mandiocaba é uma variedade resultante de uma mutação genética encontrada na
Amazônia, muito utilizada na alimentação desde os tempos pré-colombianos pelos indígenas.
Esta mutação, eventualmente ocorreu devido ao processo de seleção e cruzamento, resultando
em uma variedade produtiva com alto teor de açúcar fermentescível. A produção do etanol
através desta variedade pode se tornar uma proposta para incluir outras regiões no setor
sucroalcooleiro. Não tencionando substituir a cultura da cana-de-açúcar na produção de
etanol no Brasil. Diante disso, o objetivo do presente trabalho foi avaliar produção de etanol
a partir da fermentação do caldo da mandiocaba. Após extraído, o caldo foi autoclavado e
dividido da seguinte maneira: em três Erlenmeyer de 200 ml houve adição da levedura
Saccharomyces cerevisiae, e três Erlenmeyer de 500 ml permaneceram com substância pura.
A fermentação foi realizada em triplicata a temperatura de 28°C em estufa, a concentração
de inóculo utilizado na proporção de 10g/L. Foram realizadas análises físico-químicas no
caldo de mandiocaba em tempo zero e durante os períodos de 1, 5, 10 e 12 horas de
fermentação. A destilação dos mostos (com e sem adição de levedura) ocorreu nos intervalos
de 3, 5 e 12 horas, sendo realizada para se obter a determinação do teor alcoólico. O mosto
que continha leveduras apresentou maior nível de teor alcoólico final (15,6% v/v) em relação
ao mosto com substância pura (5,4% v/v), indicando que a presença das leveduras aumenta
a graduação alcoólica.

Objetivos

O objetivo deste trabalho foi avaliar produção de etanol a partir da fermentação do caldo da
mandiocaba.

Material e Método

A matéria-prima foi coletada na comunidade São Francisco do Carapanari, localizada no
município de Santarém, no estado do Pará, Brasil, durante o mês de abril de 2019, foram
colhidas 12 meses após o plantio. O experimento foi realizado no Laboratório de
Bioprospecção e Biologia Experimental (LabBBEx) da Universidade Federal do Oeste do
Pará (UFOPA), Campus Santarém.
A matéria-prima foi pesada em balança analítica (foram utilizados 3 kg), seguido de
descascamento, retirada de danos físicos, lavagem e corte das raízes em cubos.
Posteriormente a isto, ocorreu extração do caldo utilizando centrífuga comercial (CF-02
Mondial juicer, modelo 1340-01/02) e o mesmo foi coado. O mosto foi autoclavado (99°C
por 15 minutos) para a eliminação dos microrganismos indesejáveis.
Foram realizadas análises físico-químicas no caldo de mandiocaba em tempo zero e durante
o processo de fermentação, tendo como base os métodos físico-químicos para análise de
alimentos edição IV do Instituto Adolfo Lutz. Para determinação do Potencial
Hidrogeniônico (pH), utilizou-se tiras de indicador universal, marca Merck, onde a
tonalidade atingida era comparada com colorações exemplares da caixa. A leitura de Sólidos
Solúveis Totais (° Brix) foi obtida através de um refratômetro manual. Na determinação da
Acidez Total realizou-se uma técnica de análise volumétrica, denominada titulação, onde fez se o uso de indicador fenolftaleína (0,5 ml) para a neutralização dos ácidos, sendo titulada
com solução de hidróxido de sódio (10% concentração) a 10 ml.
Para o processo de fermentação, o caldo foi dividido da seguinte maneira: em três
erlenmeyers de 200 mL houve adição da levedura Saccharomyces cerevisiae, e três
erlenmeyers de 500 mL permaneceram com substância pura. A fermentação foi realizada em
triplicata a temperatura de 28°C em estufa, a concentração de inóculo (Saccharomyces
cerevisiae) utilizado na proporção de 10g/L, e concentração natural do substrato (SOUZA,
2013). Neste processo os erlenmeyers foram fechados com papel reciclado A4. Houve
acompanhamento do procedimento a partir do ° Brix, acidez titulável e pH do mosto, que
foram medidos em 1, 5, 10 e 12 horas de fermentação, onde houve estabilidade dos mesmos
demostrando o final do processo.
A destilação dos mostos (com e sem adição de levedura) foi realizada para se obter a
determinação do teor alcoólico. O controle da destilação foi feito em manta aquecedora para
balão volumétrico de 1.000 ml a temperatura 105°C. Foram utilizados 50 ml dos mostos
fermentados e adicionado 200 ml de água destilada. Posteriormente a isso, destilou-se cerca
de ¾ do volume inicial (37 ml), adicionado em um balão volumétrico de 50 mL e completou-se a porção com água destilada a 20°C. A primeira destilação ocorreu após 3 horass de
fermentação, a segunda após 5 horas de fermentação e a última ocorreu após 12 horas de
fermentação.

Resultados e discussão

O pH (tabela 1 - Material disponível no arquivo em pdf) se manteve estável durante uma hora de fermentação, posteriormente a isso,
ocorreu o decréscimo do mesmo, tendo como resultado final a leitura de 3,0. A determinação
da acidez total obtida no final da fermentação do mosto com leveduras foi de 16,0. Diante
das análises realizadas no decorrer da fermentação, foi verificado a variação do ° Brix,
terminando nos 0,5 ° Brix e a porcentagem de etanol aumentando ao longo do tempo. Dessa
forma, o decréscimo do teor de SST indica que ocorreu a conversão de açúcar em álcool.
Na ciência da fermentação alcoólica, as leveduras quebram as moléculas de glicose,
produzindo etanol. Verificou-se a queda do Brix, indicando que as leveduras obtiveram maior
desempenho quando o pH estava entre 5,0 e 4,0, durante o período de 5 horas de fermentação.
A fermentação do mosto (tabela 2 - Material disponível no arquivo em pdf) manteve-se com as variáveis de pH e ° Brix estáveis,
alcançando os resultados esperados, comprovando que a autoclavagem realizada nas
substâncias inibiu o desenvolvimento de microrganismos indesejáveis. Contudo, somente a
fermentação da apresentada na tabela 1 apresentou alterações em suas análises físico-químicas.
Diante das figuras apresentadas, observa-se a diferença de densidade, e consequentemente
teor alcoólico, entre os mostos fermentados. Na tabela 3, verifica-se que o nível de teor
alcoólico teve maior rendimento final (15,6%) ao comparar com os resultados expostos na
tabela 4, onde não houve adição do inóculo. Dessa forma, certifica- se que a presença das
leveduras influencia no aumento da graduação alcoólica.

Conclusões/Considerações Finais

A partir dos resultados apresentados pode-se inferir que a mandioca açucarada mostrou
potencial para a produção do etanol. O mosto que passou por adição de Saccharomyces
cerevisae obteve um melhor rendimento, sendo que o teor máximo de etanol obtido foi de
15,6%, esse fato indica que as leveduras utilizadas são adequadas para o procedimento. O
referido estudo pode contribuir para o avanço da utilização da mandiocaba como uma opção
viável na produção de etanol para as diferentes finalidades industriais.

Referências Bibliográficas

BASTOS, V. D. Etanol, alcoolquímica e biorrefinarias. BNDES Setorial, Rio de Janeiro,
n. 25, p. 5 – 38. 2007.
BRASIL. Decreto nº 6.961, de 17 de setembro de 2009. Aprova o zoneamento
agroecológico da cana-de-açúcar e determina ao Conselho Monetário Nacional o
estabelecimento de normas para as operações de financiamento ao setor
sucroalcooleiro, nos termos de zoneamento. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 18 set.
2009. Seção 1, p. 1.
CARDONA, C. A.; SÁNCHEZ, O. J. Fuel etanol production: Process design trends and
integration opportunities. Bioresource Technology, n. 98, p. 2415-2457. 2007.
DECICINO, R. Material orgânico pode ser combustível. 2007. Disponível em:
http://educacao.uol.com.br/geografia/ult1694u392.jhtm. Acesso em: 14 Ago. 2018.
MARTINS, A. Muito mais que novos combustíveis. 2007. Disponível em:
http//diplo.uol.br/2007-4,al1957. Acesso em: 14 Ago. 2018.
REVISTA GLOBO RURAL ONLINE. Etanol de mandiocaba é apresentado no Pará.
Editora Globo S. A.: São Paulo, 2011. Disponível em:
http://www.revistagloborural.globo.com/revista/common/0,,ert235125-18080,00.html.
Acesso em: 20 Ago. 2018.
SOUZA, L. do S. S. Avaliação do processo de produção de etanol pela fermentação do
caldo de mandiocaba (Manihot esculenta Crantz). Dissertação Mestrado – Universidade
Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Química. Belém, 2013.

Palavras Chave

Agroenergia, Mandioca açucarada, Saccharomyces cerevisiae, Sustentabilidade.

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Área

Grupo I: Produção Agrícola (Vegetal)