Potencial dos resíduos de Agave sisalana na produção de biocombustíveis de segunda geração: revisão sistemática

Mirella Riva; Daiane Cecchin; Juliana Lobo Paes; Guilherme Benko Siqueira

doi:10.47236/2594-7036.2025.v9.1686

Autores

Mirella Riva Universidade Federal do Tocantins https://orcid.org/0009-0008-7944-7337
Daiane Cecchin Universidade Federal Fluminense https://orcid.org/0000-0002-6098-1846
Juliana Lobo Paes Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro https://orcid.org/0000-0001-9301-0547
Guilherme Benko Siqueira Universidade Federal do Tocantins https://orcid.org/0000-0002-0572-2788

DOI:

https://doi.org/10.47236/2594-7036.2025.v9.1686

Palavras-chave:

Agave sisalana, Biocombustíveis de segunda geração, Bioetanol, Pré-tratamento, Resíduos agroindustriais

Resumo

O agave é amplamente cultivado no Brasil, e cerca de 96% da planta é descartada como resíduo após a extração das fibras. Essa biomassa, rica em celulose, hemicelulose e lignina, oferece um potencial elevado para a produção de bioetanol. Este artigo objetivou analisar as rotas tecnológicas para a conversão de resíduos industriais de Agave sisalana em biocombustíveis de segunda geração. Fez-se uma revisão sistemática utilizando as bases de dados Scopus e Google Scholar, abrangendo publicações no período de 2015 a 2024. Para tal, empregaram-se as seguintes palavras-chaves: “agave AND residues OR biofuels AND from AND agave” e “agave residues” e “Sustainable processing Agave”. Foram analisadas 38 publicações que abordam os temas pré-tratamento, hidrólise e fermentação para a conversão dos resíduos de agave em biocombustíveis. Os resultados demonstraram que o bagaço de agave pode ser eficientemente convertido em etanol por meio de pré-tratamentos como auto-hidrólise e explosão a vapor, com rendimentos de etanol superiores a 85%. No entanto, a viabilidade econômica ainda enfrenta desafios, especialmente relacionados à otimização dos coquetéis enzimáticos e à integração de novas tecnologias. Conclui-se que os resíduos de sisal representam uma solução sustentável para a produção de bioenergia, contribuindo assim para a economia circular e a mitigação de impactos ambientais.

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Biografia do Autor

Mirella Riva, Universidade Federal do Tocantins

Mestranda em Agroenergia Digital pela Universidade Federal do Tocantins. Palmas, Tocantins, Brasil. Endereço eletrônico: mirella.riva@mail.uft.edu.br. Orcid: https://orcid.org/0009-0008-7944-7337. Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/5335078562320421.

Daiane Cecchin, Universidade Federal Fluminense

Doutora em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Lavras. Professora da Universidade Federal Fluminense e do Programa de Pós-Graduação em Agroenergia Digital da Universidade Federal do Tocantins. Niterói, Rio de Janeiro, Brasil. Endereço eletrônico: daianececchin@id.uff.br. Orcid: https://orcid.org/0000-0002-6098-1846. Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/6666655331177147.

Juliana Lobo Paes, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro

Doutora em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa. Professora da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro e do Programa de Pós-Graduação em Agroenergia Digital da Universidade Federal do Tocantins. Seropédica, Rio de Janeiro, Brasil. Endereço eletrônico: juliana.lobop@gmail.com. Orcid: https://orcid.org/0000-0001-9301-0547. Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/8567579362150921.

Guilherme Benko Siqueira, Universidade Federal do Tocantins

Doutor em Zootecnia da Universidade Federal de Lavras. Professor da Universidade Federal do Tocantins. Palmas, Tocantins, Brasil. Endereço eletrônico: guibenko@uft.edu.br. Orcid: https://orcid.org/0000-0002-0572-2788. Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/3964828601706257.

Referências

AGUILAR, D. L. et al. Scale-up and evaluation of hydrothermal pretreatment in isothermal and non-isothermal regimen for bioethanol production using agave. Bioresource Technology, v. 263, p. 112-119, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.04.100. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852418306230?via%3Dihub. Acesso em: 10 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.04.100

AGUIRRE-FIERRO, A. et al. Sustainable high-pressure pretreatment of Agave bagasse for ethanol production. Renewable Energy, v. 155, p. 1347-1354, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.04.055. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960148120305875?via%3Dihub. Acesso em: 10 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.04.055

ÁVILA-GAXIOLA, J. C.; ÁVILA-GAXIOLA, E. Ethanol production from Agave tequilana leaves powder by Saccharomyces cerevisiae yeast applying enzymatic saccharification without detoxification. Industrial Crops and Products, v. 177, p. 114515, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.114515. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926669021012802?via%3Dihub. Acesso em: 16 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.114515

AZEVEDO, A. N. G. de; LIMA, B. G. de A. Biocombustíveis: desenvolvimento e inserção internacional. Revista Direito Ambiental e Sociedade, v. 6, n. 1, p. 77-100, 2016. Disponível em: https://sou.ucs.br/etc/revistas/index.php/direitoambiental/article/view/2693. Acesso em: 15 set. 2024.

BARRERA, I. et al. Technical and economical evaluation of bioethanol production from lignocellulosic residues in Mexico: Case of sugarcane and blue agave bagasse. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cherd.2015.10.015. Chemical Engineering Research and Design, v. 107, p. 91-101, 2016. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0263876215003895?via%3Dihub. Acesso em: 17 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cherd.2015.10.015

BASSO, T. P. et al. Engineering xylose fermentation in an industrial yeast: continuous cultivation as a tool for selecting improved strains. Letters in Applied Microbiology, v. 76, n. 7, 2023. DOI: https://doi.org/10.1093/lambio/ovad077. Disponível em: https://academic.oup.com/lambio/article;-abstract/76/7/ovad077/7220545?redirectedFrom=fulltext. Acesso em: 20 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1093/lambio/ovad077

BRASIL. Companhia Nacional de Abastecimento. Sisal: Análise mensal. 2023. Disponível em: https://www.conab.gov.br/busca. Acesso em: 16 set. 2024.

BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Produção de biocombustíveis cresce no Brasil e alcança recorde histórico. 17 jul. 2024. Disponível em: https://www.gov.br/mme/pt-br/assuntos/noticias/producao-de-biocombustiveis-cresce-no-brasil-e-alcanca-recorde-historico. Acesso em: 16 set. 2024.

CASPETA, L. et al. Enzymatic hydrolysis at high-solids loadings for the conversion of agave bagasse to fuel ethanol. Applied Energy, v. 113, p. 277-286, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.07.036. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261913006028?via%3Dihub. Acesso em: 22 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.07.036

DAHER, C. C. et al. Use of sisal industrial waste (Agave sisalana Perrine) in sustainable and multifunctional cosmetic products. Internactional Journal of Cosmetic Science, v. 45, n. 6, p. 815-833, 2023. DOI: https://doi.org/10.1111/ics.12890. Disponível em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ics.12890. Acesso em: 03 out. 2024. DOI: https://doi.org/10.1111/ics.12890

DELFIN-RUIZ, M. E. et al. Ethanol Production from Enzymatic Hydrolysates Optimized of Agave tequilana Weber var. azul and Agave karwinskii bagasses. BioEnergy Research, v. 14, p. 785-798, 2021. DOI: https://doi.org/10.1007/s12155-020-10196-7. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s12155-020-10196-7. Acesso em: 10 out. 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/s12155-020-10196-7

ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS PARA A ALIMENTAÇÃO E AGRICULTURA (FAO). Fibras do Futuro: Sisal. Disponível em: https://www.fao.org/economic/futurefibres/fibres/sisal/en/. Acesso em: 10 set. 2024.

FLORES-GÓMEZ, C. A. et al. Conversion of lignocellulosic agave residues into liquid biofuels using an AFEX™-based biorefinery. Biotechnology for Biofuels, v. 11, n. 7, p. 1-18, 2018. DOI: https://doi.org/10.1186/s13068-017-0995-6. Disponível em: https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-017-0995-6. Acesso em: 15 set. 2024.

HERNÁNDEZ-VÁZQUEZ, A.; HERNÁNDEZ, S.; ORTIZ, I. Hydrothermal pretreatment of agave bagasse for biomethane production: Operating conditions and energy balance Biomass and Bioenergy, v. 142, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2020.105753. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0961953420302877?via%3Dihub. Acesso em: 19 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2020.105753

KUMAR, A.; RAM, C. Agave biomass: a potential resource for production of value-added products. Environmental Sustainability, v. 4, p. 245-259, 2021. DOI: https://doi.org/10.1007/s42398-021-00172-y.Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s42398-021-00172-y. Acesso em: 10 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/s42398-021-00172-y

LÁZARO-ROMERO, A. et al. Optimizing cellulose fraction for enhanced utility: Comparative pre-treatment of Agave tequilana Weber var. blue bagasse fiber for sustainable applications. Heliyon, v. 10, e29149, 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e29149. Disponível em: https://www.cell.com/heliyon/fulltext/S2405-8440(24)05180-6?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2405844024051806%3Fshowall%3Dtrue. Acesso em: 6 out. 2024.

MALIK, K. et al. Enhanced ethanol production by Saccharomyces cerevisiae fermentation post acidic and alkali chemical pretreatments of cotton stalk lignocellulose. International Biodeterioration & Biodegradation, v. 147, p. 104869, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2019.104869. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0964830519314118?via%3Dihub. Acesso em: 19 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2019.104869

OGBU, C. C.; OKECHUKWU, S. N. Agro-Industrial Waste Management: The Circular and Bioeconomic Perspective. In: AHMAD, F.; SULTAN, M. (ed.). Agricultural Waste – New Insights. Londres: IntechOpen, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.109181. Disponível em: https://www.intechopen.com/chapters/85597. Acesso em: 20 set. 2024

PALOMO-BRIONES, R. et al. Agave bagasse biorefinery: processing and perspectives. Clean Technologies and Environmental Policy, v. 20, p. 1423-1441, 2018. DOI: https://doi.org/10.1007/s10098-017-1421-2. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s10098-017-1421-2. Acesso em: 16 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/s10098-017-1421-2

PARASCANU, M. M. et al. Environmental and economic analysis of bioethanol production from sugarcane molasses and agave juice. Environmental Science and Pollution Research, v. 28, p. 64374-64393, 2021. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-021-15471-4. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-021-15471-4. Acesso em: 17 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-021-15471-4

PÉREZ-PIMIENTA, J. A. et al. Sequential enzymatic saccharification and fermentation of ionic liquid and organosolv pretreated agave bagasse for ethanol production. Bioresource Technology, v. 225, p. 191-198, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.11.064.Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852416315851?via%3Dihub. Acesso em: 16 out. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.11.064

RIJAL, D. et al. Process options for conversion of Agave tequilana leaves to bioethanol. Industrial Crops and Products, v. 84, p. 263-272, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.02.011. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926669016300802?via%3Dihub. Acesso em: 20 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.02.011

RIOS-GONZÁLEZ, L. J. et al. Autohydrolysis pretreatment assessment in ethanol production from agave bagasse. Bioresource Technology, v. 242, p. 184-190, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.03.039. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852417303097?via%3Dihub. Acesso em: 10 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.03.039

SHIVA, S. et al. Enzymatic Hydrolysis, Kinetic Modeling of Hemicellulose Fraction, and Energy Efficiency of Autohydrolysis Pretreatment Using Agave Bagasse. Bionergy Research, v. 16, p. 75-87, 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s12155-022-10442-0. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s12155-022-10442-0. Acesso em: 14 out. 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/s12155-022-10442-0

SILVA, A. J. M. da et al.; Estudo de viabilidade de usina de biogás para geração de energia elétrica em Sítio Novo do Tocantins. Revista Sítio Novo, v. 5, n. 3, p. 6-15, 2021. DOI: https://doi.org/10.47236/2594-7036.2021.v5.i3.6-15p. Disponível em: https://sitionovo.ifto.edu.br/index.php/sitionovo/article/view/909. Acesso em: 14 out. 2024. DOI: https://doi.org/10.47236/2594-7036.2021.v5.i3.6-15p

SOARES, V. L. et al. Potencial de utilização do suco de sisal como matéria-prima para produção biológica sequencial de hidrogênio e metano. Revista Brasileira de Engenharia Química, v. 41, p. 97-108, 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/s43153-023-00342-x. Disponível: https://link.springer.com/article/10.1007/s43153-023-00342-x. Acesso em: 16 set. 2024.

YANG, L. et al. Biomass characterization of Agave and Opuntia as potential biofuel feedstocks. Biomass and Bioenergy, v. 76, p. 43-53, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2015.03.004. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0961953415000847?via%3Dihub. Acesso em: 13 out. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2015.03.004

YOGI, Y. A.; GARUSTI, G.; SANTOSO, B. Potential Use of Waste Plant Decortication of Sisal (Agave sisalana). Perspektif, v. 20, n. 1, p. 01-10, 2021. DOI: http://dx.doi.org/10.21082/psp.v20n1.2021. 01-10. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/356539189_POTENSI_DAN_PEMANFAATAN_LIMBAH_DEKORTIKASI_TANAMAN_SISAL_Agave_sisalana_Potential_Use_of_Waste_Plant_Decortication_of_SisalAgave_sisalana. Acesso em: 14 out. 2024. DOI: https://doi.org/10.21082/psp.v20n1.2021.01-10