Pre-treatment of sugarcane bagasse with a combination of sodium hydroxide and lime for improving the ruminal degradability: optimization of process parameters using response surface methodology

Abstract

A three-factor, three-level, face-centred cubic design was adopted to investigate the effect of three pre-treatment parameters, namely sodium hydroxide-to-dry biomass ratio [0.00, 0.05, and 0.10 (w/w)], lime-to-dry biomass ratio [0.00, 0.05, and 0.10 (w/w)] and residence reaction time (24, 96, and 168 h), at moderate temperature (21°C) on 24-h cumulative gas production (GP 24 ) and delignification, as the response variables. Under the optimal pre-treatment conditions of NaOH-to-dry biomass ratio of 0.09 (w/w), lime-to-dry biomass ratio of 0.09 (w/w) and residence time of 160.3 h, the model predicted 151.6 mL gas/g organic matter (OM) versus the experimental value of 147.2 mL gas/g OM. Under the optimal conditions of NaOH-to-dry biomass ratio of 0.10 (w/w), lime-to-dry biomass ratio of 0.08 (w/w) and residence time of 156.8 h, sugarcane bagasse (SCB) was maximally delignified by 41.2%, whereas the model predicted 43.6% delignification. Under the optimal conditions determined for GP 24 , the neutral detergent fibre degradability of the pre-treated biomass after 24 and 48 h was 37.2 and 56.3%, respectively, a 1.90-fold and 1.58-fold over the untreated biomass, respectively. Overall, it was found that combined alkali treatment at optimal conditions effectively enhanced the ruminal degradability of SCB.

Tratamento do bagaço de cana-de-açúcar para alimentação de ruminantes

“…Em razão das características intrínsecas relacionadas ao elevado teor de componentes lignocelulósicos e seus efeitos sobre a digestibilidade, consumo de matéria seca e desempenho animal, o bagaço in natura tem sido fonte de diversos estudos para melhoria de sua qualidade através do tratamento físico ou químico (Rabelo et al, 2008;Ahmed et al, 2013;Ahmadi et al, 2015). Estes tratamentos visam diminuir os efeitos prejudiciais da lignina sobre a degradação ruminal de compostos celulósicos através da ruptura das complexas ligações químicas da lignina com a celulose e hemicelulose, possibilitando, dessa forma, adesão e colonização microbiana, aumentando a degradação ruminal através da hidrólise dos carboidratos pelas enzimas fibrolíticas (Van Soest, 1994).…”

“…A utilização desses agentes no trata-mento do bagaço in natura da cana-de-açúcar reduz os teores de fibra em detergente neutro, fibra em detergente ácido e celulose, aumentando a digestibilidade in vitro da matéria seca (Pires et al, 2006). Isso ocorre em razão da solubilização parcial da hemicelulose e expansão da celulose, o que favorece o ataque dos microrganismos do rúmen à parede celular (Van Soest, 1994;Ahmadi et al, 2015).…”

“…Por outro lado, verifica-se que o conteúdo de proteína bruta não apresentou diferença numérica elevada, o que, por outro lado, foi verificado estatisticamente por . Ahmadi et al (2015), entretanto, verificaram que a hidrólise alcalina (hidróxido de sódio + cal virgem) provocou degradação da fração proteica, sendo o teor proteico reduzido em 28,1 %, passando de 1,64 % no bagaço in natura para 1,28 % no bagaço hidrolisado.…”

Evaluación de pretratamientos químicos sobre materiales lignocelulósicos

“…Con este pretratamiento se han reportado entre hasta 55% de remoción de lignina en aserrín (coníferas) [21][22], valores superiores al 41% en bagazo de caña [23][24] y tan solo del 28% en cascarilla de arroz [20]. Los resultados obtenidos en este trabajo están dentro de estos rangos salvo para la cascarilla donde se obtuvo un 54% de delignificación.…”

Optimizing the Cellulose Content of Shea Butter Bark Wood Fibre through Alkali Pretreatment for Composite Application

“…Later scholars have implemented different reagent to improve the cellulosic component of multiple fibers. These are enlisted: Pterocarpus angolensis (wukwa) [27], pinewood oil palm empty fruit bunch [29][30][31] corn husk fiber [32], waste betel nut husk fiber [33], Mendong straw [19], rice straw [17], wood pulp [34], century fiber [21], sugar cane basse [35], flask fiber, banana fiber, the typha fiber, rice husk, etc [36][37].…”