Novo método transforma palha de milho em açúcar e fertilizante com menor custo

Um novo processo para transformar resíduos agrícolas em açúcares fermentáveis e fertilizante pode reduzir custos e aumentar a sustentabilidade na produção de bioenergia. Cientistas de universidades e laboratórios dos Estados Unidos testaram um pré-tratamento de palha de milho usando uma combinação de hidróxido de potássio (KOH) e sulfito de amônio (AS), sem a necessidade de recuperação química posterior.

O método alcançou rendimentos superiores a 95% na produção de açúcares e demonstrou eficácia agronômica do licor residual como adubo rico em potássio, nitrogênio e enxofre.

A pesquisa mostrou que o tratamento com 40% de KOH e 15% de AS a 80 °C por duas horas removeu quase 79% da lignina e mais de 82% dos grupos acetilados da biomassa. A palha tratada apresentou alta digestibilidade enzimática, com rendimento total de açúcares superior a 87,5% em 120 horas de hidrólise. O processo também eliminou a necessidade de tratamento de efluentes, já que o licor residual pode ser usado diretamente no solo.

O resíduo líquido contém compostos orgânicos e inorgânicos, incluindo lignina sulfonada, que facilita a hidrólise enzimática ao reduzir a adsorção não produtiva das enzimas.

A lignina remanescente, modificada quimicamente, apresenta potencial para uso agrícola, atuando como condicionador de solo e liberador lento de nutrientes. Ensaios em estufa com milho demonstraram que o licor substitui com eficácia os fertilizantes comerciais de potássio e enxofre, mantendo ou aumentando a biomassa vegetal.

O custo mínimo estimado de venda do açúcar produzido foi de US$ 0,285 por libra, valor considerado competitivo frente a processos convencionais que requerem recuperação química. A análise econômica levou em conta a reutilização do licor como fertilizante, reduzindo os custos operacionais e os impactos ambientais. O licor residual, por conter fenóis e derivados da lignina, também pode ser valorizado em indústrias de polímeros, alimentos e fármacos.

O uso combinado de KOH e AS cria um ambiente alcalino que favorece a quebra de ligações entre lignina e carboidratos, além de promover reações de sulfonação a baixa temperatura. Diferentemente de tratamentos ácidos que degradam hemiceluloses, o método preserva a xilana, gerando mais xilose. A retenção de açúcares e a eficiência na hidrólise enzimática tornam o processo ideal para biorrefinarias que visam a produção de etanol, ácidos orgânicos ou bioplásticos.

A fermentação dos açúcares obtidos foi validada com a bactéria Pseudomonas putida modificada geneticamente. O rendimento de polihidroxialcanoato (PHA), um biopolímero de interesse industrial, alcançou 0,072 grama por grama de glicose consumida — eficiência equivalente à obtida com glicose comercial. Isso indica que os açúcares obtidos são viáveis como matéria-prima para processos fermentativos em escala industrial.

O balanço de massa da operação com 100 kg de palha de milho mostrou a produção de 50,9 kg de açúcares fermentáveis e 15,8 kg de lignina no licor residual. O processo aproveita integralmente os componentes da biomassa, sem gerar resíduos tóxicos ou exigir etapas complexas de purificação.

Com base nos resultados obtidos, o estudo propõe a implementação do processo em biorrefinarias integradas, voltadas para a produção de biocombustíveis e biofertilizantes.

Mais informações podem ser obtidas em doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132402