Glicose ao Etanol

Converter açúcar em álcool, ou mais especificamente, em etanol, é um dos mais antigos processos químicos conhecidos. A glicose é naturalmente convertida diretamente em etanol em uma variedade de organismos através de uma série de reações químicas que começam com um processo chamado glicólise e terminam com fermentação.

Glicólise

A glicólise é o primeiro passo no processo de conversão. açúcar para etanol. A glicólise requer uma pequena entrada de energia, mas resulta em um ganho líquido de energia para o organismo. É uma maneira de um organismo converter açúcar em energia. No final da via da glicólise, uma molécula de glicose de 6 carbonos foi convertida em duas moléculas de piruvato de 3 carbonos. O piruvato, na ausência de oxigênio, pode então ser convertido em lactato ou etanol, dependendo do organismo.

Fermentação

Levedura e outros microrganismos podem converter o produto final da glicólise, o piruvato, em etanol um processo de duas etapas. Primeiro, o piruvato é descarboxilado; isto é, uma molécula de dióxido de carbono do piruvato é removida, criando acetaldeído. A enzima responsável por esta reação é chamada piruvato descarboxilase. O acetaldeído é então convertido em etanol pelas ações de outra enzima, álcool desidrogenase.

Organismos

A levedura e certos tipos de bactérias produzem etanol a partir da glicose naturalmente, na ausência de oxigênio. Bactérias produtoras de álcool incluem cepas de escherichia e salmonela. Muitas dessas bactérias também geram produtos adicionais, incluindo outros álcoois, ácidos orgânicos, polióis e vários gases. Cepas de levedura, como a Saccharomyces cerevisiae, também produzem etanol a partir da glicose.

Limitações

A levedura converte glicose em etanol para obter energia. O etanol é, na verdade, o produto residual da reação do ponto de vista do organismo. A um certo ponto, a quantidade de etanol produzido pela levedura afeta negativamente as enzimas necessárias para o processo e, eventualmente, torna-se tóxico para as próprias células de levedura. Diferentes cepas de levedura são sensíveis a diferentes concentrações de etanol. O nível tóxico de etanol para levedura de cerveja é de cerca de 5 ou 6% de etanol por volume, enquanto o etanol é tóxico para a levedura de vinho na faixa de 10 a 15%. Existem cepas de levedura especialmente cultivadas que podem suportar níveis de álcool de até 21% de álcool.

Fermentação Industrial

Como o etanol ganhou popularidade como um possível biocombustível, fontes naturais de materiais contendo altos níveis de glicose são procuradas. como materiais de partida para processos de fermentação industrial projetados para criar grandes quantidades de etanol. No entanto, muitos desses materiais de partida são muito caros para serem usados ​​na maioria dos países.

O Brasil, no entanto, desenvolveu um programa de etanol combustível a partir da cana-de-açúcar que é eficiente e econômico. No passado, o Brasil teve que depender fortemente do petróleo importado como combustível, levando a problemas econômicos significativos. Devido a vários desenvolvimentos econômicos, o Brasil tem excesso de lojas de cana-de-açúcar. Como a cana-de-açúcar é uma excelente fonte de glicose e pode ser produzida barata e em abundância, o Brasil tem sido capaz de usá-la para produzir etanol em escala industrial.

Eficiência

Muitos tipos diferentes de bactérias e leveduras microorganismos podem ser usados ​​para fermentação. No entanto, a levedura específica Saccharomyces cerevisiae, também conhecida como levedura de panificação, é o organismo mais comumente usado. Em teoria, S. cerevisiae poderia converter 100 gramas de glicose em 51,4 g de etanol e 48,8 g de dióxido de carbono. No entanto, na prática, como o fermento precisa de um pouco dessa glicose para crescer, o rendimento real é muito menor.