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Produção de Biocombustíveis: Bioetanol

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Lorena, 28 de julho de 2022.

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Escola de Engenharia de Lorena – EEL

Processos Bioquímicos Industriais

Prof. Júlio C. Santos

Prof. Paulo R. F. Marcelino

Est. PAE: Carina A. Prado

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Produção de Biocombustíveis: Bioetanol

Sumário

  1. Introdução
  2. Biocombustíveis
  3. Etanol de primeira geração
  4. Etanol de segunda geração

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Lorena, 28 de julho de 2022.

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  • Ecological footprint
  • 28 de julho de 2022: a humanidade está “no vermelho” com relação à capacidade do planeta de fornecer recursos
  • desde 1970, a humanidade consome mais que a

Capacidade biológica do planeta

    • https://www.footprintcalculator.org/

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  • Avanço tecnológico e crescimento populacional têm resultado em pressões cada vez maiores sobre o ambiente

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  • A partir da segunda metade do século XX, questões ambientais ganharam destaque – consciência de que os recursos disponíveis são finitos

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  • Isto traz um desafio tecnológico
  • Substituição dos combustíveis fósseis por fontes alternativas de energia, especialmente quando se observam fatos como os relacionados à elevação do teor de gases causadores do efeito estufa, com destaque para o CO2 emitido durante a queima de combustíveis fósseis

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  • O entendimento sobre as consequências danosas devidas às mudanças climáticas decorrentes tem se tornado mais claro e consensual na comunidade científica
  • A importância de substituir, em veículos automotores, combustíveis de origem fóssil pelos de fonte renovável, é facilmente inferida:
    • O setor de transportes deverá ser responsável por 60% da demanda estimada de petróleo para 2030, de 116 milhões de barris por dia

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  • Biocombustíveis
    • Etanol
    • Biodiesel

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  • O etanol produzido biologicamente por fermentação é amplamente reconhecido como um combustível alternativo para veículos de transporte, com elevado potencial econômico e ambiental

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  • Etanol
    • Etanol hidratado
    • Etanol anidro – mistura à gasolina

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Dados de produção:

https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/sustentabilidade/agroenergia/producao

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https://ethanolrfa.org/markets-and-statistics/annual-ethanol-production

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  • Produção de etanol por fermentação

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  • Matérias primas
    • Sacaríneas
    • Amiláceas
    • Lignocelulósicas
    • Microbianas

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Fonte:

  • Produção de etanol por fermentação: processo

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REBELATO, M. G.; MADALENO, L. L.; RODRIGUES, A. M. Um estudo sobre a aplicabilidade do just-in-time na fabricação do etanol. Revista Produção Online, 12 (3), 703-728, 2012.

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  • Álcool anidro
    • Destilação azeotrópica
    • Desidratação extrativa
    • Peneiras moleculares

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  • Subprodutos
    • Torta de filtro
    • Vinhaça
    • Óleo fúsel
    • Bagaço de cana

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  • Etanol de segunda geração
    • Entre os componentes da biomassa vegetal, os materiais lignocelulósicos são os mais abundantes, e incluem resíduos agrícolas como o bagaço de cana-de-açúcar, palha e sabugo de milho, palha de arroz, entre uma série de outros, os quais são acumulados no ambiente, ocasionando problemas de poluição e representando a perda de valiosos recursos

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  • Etanol de segunda geração
    • O sucesso no uso destes materiais depende de esforços de pesquisa e desenvolvimento de processos técnica e economicamente viáveis e a consideração de fatores como a tendência de busca de matérias-primas que não venham a competir com a cadeia de produção de alimentos, tenham elevada disponibilidade e atendam outras especificidades de cada país ou região
    • No caso do Brasil, o bagaço de cana-de-açúcar corresponde a um material abundante e cuja produção está inserida no contexto histórico e cultural nacional.

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  • Etanol de segunda geração

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  • Aproveitamento do bagaço
    • Energia
    • Forragem
    • Alimentação animal
    • Papel
    • Processos biotecnológicos
    • Etanol

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  • Etanol de segunda geração

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  • O potencial e as características específicas das técnicas para o uso de materiais lignocelulósicos relacionam-se intimamente à sua constituição.
  • Estes são constituídos basicamente por três frações: duas delas -celulose e hemicelulose- são formadas por polissacarídeos e a outra por um material polifenólico, a lignina, sendo que a composição e a proporção entre estes constituintes varia de acordo com a espécie vegetal da qual se originaram

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  • Etanol de segunda geração

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  • Biorrefinarias

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  • Etanol de segunda geração

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  • Biorrefinarias

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  • Etanol de segunda geração

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  • Uma das limitações para o aproveitamento integral de todas as frações dos resíduos lignocelulósicos é a própria estrutura da biomassa. Geralmente, é necessária a ruptura do complexo lignina-celulose-hemicelulose ou a remoção de cada fração por técnicas de pré-tratamento e deslignificação.
  • Sem este tratamento preliminar a biomassa é difícil de ser aproveitada em processos industriais, pois a associação de suas frações constituintes lhe confere grande resistência ao ataque de agentes químicos, enzimáticos ou microbianos

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  • Etanol de segunda geração

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  • O processo: etapas
    • Pré-tratamento
    • Hidrólise
    • Fermentação
    • Destilação

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Cana

Moagem

Pré-tratamento

Hidrólise Enzimática

Fermentação

Destilação

Álcool

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  • Etanol de segunda geração

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  • Etanol de segunda geração

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  • Pré-tratamento
    • Ácido
    • Alcalino
    • Explosão a vapor

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  • Hidrólise enzimática
    • O complexo celulolítico

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  • Etanol de segunda geração

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  • Fermentação
    • SHF
    • SSF
    • CBP
    • SSCF

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  • Etanol de segunda geração

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  • Fermentação
    • Scheffersomyces stipitis

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    • Kluyveromyces marxianus

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