Modelagem e controle de processos para a produção de etanol de primeira e segunda geração aplicando redes neurais

Resumo

O desenvolvimento de novas tecnologias para a produção de combustíveis líquidos a partir de recursos renováveis vem despertando interesses de pesquisadores de todo o mundo. Neste contexto a produção de etanol a partir de cana-de-açúcar é uma forma de contribuir com a matriz energética no que se refere a combustíveis líquidos, visando reduzir o consumo de petróleo bruto e contribuir com a redução da poluição ambiental. De fato, a produção de etanol a partir da cana-de-açúcar tornou-se uma importante alternativa para a obtenção de um combustível sustentável. Dentro do panorama exposto, pretende-se contribuir com o desenvolvimento de softwares e procedimentos de operação e controle por computador que auxiliem na diminuição dos custos de produção do etanol combustível e possibilitem uma operação mais estável independentemente de variações na matéria-prima, que por sua vez contribui com a viabilidade econômica da produção do etanol combustível. Neste trabalho propõe-se desenvolver um software sensor para monitoramento e operação em tempo real do processo e propor e implementar sistemas de controle de malha fechada, baseados em redes neurais artificiais ARN, para minimizar o impacto das variações na cinética dos processos fermentativos, operado no modo batelada alimentada (fed-batch), no desempenho do processo. Estas variações na cinética ocorrem tanto no processo de primeira geração, devido às variações na quantidade de açucares dependendo do tipo de cana e dos açucares da safra, quanto nos processos de segunda geração. No caso dos processos de segunda geração além das variações de processo associadas com mudanças na matéria-prima devem-se considerar as variações dos açucares fermentescíveis devido aos diferentes tipos de pré-tratamentos do bagaço de cana para a hidrólise no processo de 2ª geração. Três formas de pré-tratamento serão consideradas, a saber: Peróxido de hidrogênio, hidro-tratamento e hidrotérmico catalisado. (AU)