Fermentação Alcoólica Extrativa em Biorreatores Pneumáticos com Arraste de Etanol por CO2 Integrada a Etapas de Recuperação

• Processo: 18/11405-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2018
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2020
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Operações Industriais e Equipamentos para Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Alberto Colli Badino Junior
• Beneficiário: Alberto Colli Badino Junior
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Carlos
• Pesquisadores associados: André Bernardo ; Antonio José Gonçalves da Cruz ; Marcel Otavio Cerri
• Assunto(s): Processos bioquímicos Biorreatores pneumáticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biorreatores pneumáticos | Fermentação alcóólica extrativa | Recuperação de etanol por absorção | Remoção de Etanol por Stripping | Processos Bioquímicos

Resumo

O etanol que se acumula no caldo durante a fermentação alcoólica é o principal componente tóxico para levedura, afetando seu crescimento e limitando a produção industrial de etanol. Desta forma, o processo se limita à utilização de mostos com moderadas concentrações de açúcares fermentecíveis, produzindo vinhos com baixa concentração de etanol (8 a 11ºGL), que demandam grande quantidade de energia na forma de vapor para a recuperação do etanol por destilação, gerando também grandes volumes de vinhaça. Uma forma de minimizar o efeito de inibição é a utilização da fermentação extrativa, onde o etanol é removido continuamente do caldo de fermentação durante o processo. No presente projeto propõe-se avaliar experimentalmente e por simulação, a fermentação alcoólica extrativa em biorreatores pneumáticos com arraste de etanol por CO2 integrada a etapa de recuperação. Será estudada a extração do etanol do caldo por esgotamento (stripping) com CO2 durante fermentações extrativas em diferentes temperaturas e em três modelos de biorreatores pneumáticos (coluna de bolhas e airlifts de cilindros concêntricos e split) variando a concentração de substrato no mosto, bem como a recuperação de etanol da corrente de CO2 por absorção. Os resultados serão avaliados em termos de produção e produtividade em etanol e serão comparados com aqueles obtidos no processo convencional sem extração. Pretende-se obter ao final da execução da proposta, o protocolo de um processo alternativo de produção de etanol mais produtivo, que possa ser o ponto de partida para sua validação em escalas piloto e industrial. (AU)

Publicações científicas

(21)

(As publicações científicas contidas nesta página são originárias da Web of Science ou da SciELO, cujos autores mencionaram números dos processos FAPESP concedidos a Pesquisadores Responsáveis e Beneficiários, sejam ou não autores das publicações. Sua coleta é automática e realizada diretamente naquelas bases bibliométricas)

PEREIRA, RAUBER D.; BADINO, ALBERTO C.; CRUZ, ANTONIO J. G.. Framework Based on Artificial Intelligence to Increase Industrial Bioethanol Production. ENERGY & FUELS, v. 34, n. 4, p. 4670-4677, APR 16 2020. (18/11405-5, 18/24460-4)

VELOSO, IVAN I. K.; RODRIGUES, KAIO C. S.; ESPERANCA, MATEUS N.; BATISTA, GUSTAVO; CRUZ, ANTONIO J. G.; BADINO, ALBERTO C.. A more accurate modeling for fed-batch ethanol fermentation with high cell density. Biochemical Engineering Journal, v. 193, p. 9-pg., 2023-02-21. (18/11405-5)

VELOSO, IVAN I. K.; CAMPOS, BRENDA G.; ESPERANCA, MATEUS N.; CRUZ, ANTONIO J. G.; BADINO, ALBERTO C.. Thermal Analysis of Conventional and Extractive Fed-Batch Ethanol Fermentation at Different Temperatures. BioEnergy Research, v. N/A, p. 12-pg., 2023-03-28. (18/11405-5)

MARTINS, TAISE B.; SANTOS, MAYARA V.; VELOSO, IVAN I. K.; RODRIGUES, KAIO C. S.; ESPERANCA, MATEUS N.; CERRI, MARCEL O.; BADINO, ALBERTO C.. Effects of Operational and Geometric Variables of a Bubble Column Bioreactor on Ethanol Stripping with CO₂: Liquid and Gas-Phase Monitoring. Industrial & Engineering Chemistry Research, v. 62, n. 36, p. 13-pg., 2023-08-29. (18/11405-5)

CAMPOS, BRENDA G.; VELOSO, IVAN I. K.; RIBEIRO, MARCELO P. A.; BADINO, ALBERTO C.; CRUZ, ANTONIO J. G.. Thermal analysis of extractive fed-batch ethanol fermentation with CO2 stripping: Modeling and simulation. CHEMICAL ENGINEERING AND PROCESSING, v. 182, p. 10-pg., 2022-11-05. (18/11405-5)

MESTRE, JULIA C.; CERRI, MARCEL O.; ESPERANCA, MATEUS N.; PEDROLLI, DANIELLE B.; BADINO, ALBERTO C.. Aeration step method for k(L)a measurement under growth conditions in pneumatic bioreactors. JOURNAL OF CHEMICAL TECHNOLOGY AND BIOTECHNOLOGY, v. 94, n. 7, p. 2327-2332, JUL 2019. (11/23807-1, 18/11405-5, 12/17756-8)

BERMEJO, PAMELA MAGALI; BADINO, ALBERTO; ZAMBERLAN, LUCIANO; RAGHAVENDRAN, VIJAYENDRAN; BASSO, THIAGO OLITTA; GOMBERT, ANDREAS KAROLY. Ethanol yield calculations in biorefineries COMMENT. FEMS Yeast Research, v. 21, n. 8, p. 6-pg., 2021-12-13. (18/17172-2, 18/11405-5)

ALMEIDA, LETICIA P.; BUFFO, MARIANE M.; PEREIRA, RAUBER D.; CRUZ, ANTONIO J. G.; ESPERANCA, MATEUS N.; BADINO, ALBERTO C.. Ethanol removal by vacuum-assisted gas stripping: Influence of operating conditions. CHEMICAL ENGINEERING AND PROCESSING, v. 203, p. 9-pg., 2024-07-06. (18/11405-5)

RODRIGUES, KAIO C. S.; VELOSO, IVAN I. K.; CRUZ, ANTONIO J. G.; BERNARDO, ANDRE; BADINO, ALBERTO C.. Ethanol Recovery from Stripping Gas Mixtures by Gas Absorption: Experimental and Modeling. ENERGY & FUELS, v. 33, n. 1, p. 369-378, JAN 2019. (14/26854-9, 18/11405-5)

VELOSO, IVAN I. K.; RODRIGUES, KAIO C. S.; BATISTA, GUSTAVO; CRUZ, ANTONIO J. G.; BADINO, ALBERTO C.. Mathematical Modeling of Fed-Batch Ethanol Fermentation Under Very High Gravity and High Cell Density at Different Temperatures. Applied Biochemistry and Biotechnology, v. 194, n. 6, p. 18-pg., 2022-03-02. (18/11405-5)

LEMOS, DIEGO A.; SONEGO, JORGE L. S.; CRUZ, ANTONIO J. G.; BADINO, ALBERTO C.. Improvement of ethanol production by extractive fed-batch fermentation in a drop column bioreactor. Bioprocess and Biosystems Engineering, v. 43, n. 12, AUG 2020. (18/11405-5)

ALMEIDA, LETICIA P.; SILVA, CAMILA R.; MARTINS, TAISE B.; PEREIRA, RAUBER D.; ESPERANCA, MATEUS N.; CRUZ, ANTONIO J. G.; BADINO, ALBERTO C.. Heat transfer evaluation for conventional and extractive ethanol fermentations: Saving cooling water. JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, v. 304, JUL 1 2021. (18/11405-5)

VELOSO, IVAN I. K.; RODRIGUES, KAIO C. S.; SONEGO, JORGE L. S.; CRUZ, ANTONIO J. G.; BADINO, ALBERTO C.. Fed-batch ethanol fermentation at low temperature as a way to obtain highly concentrated alcoholic wines: Modeling and optimization. Biochemical Engineering Journal, v. 141, p. 60-70, JAN 15 2019. (18/11405-5, 14/26854-9)

PEREIRA, RAUBER D.; RODRIGUES, KAIO C. S.; SONEGO, JORGE L. S.; CRUZ, ANTONIO J. G.; BADINO, ALBERTO C.. A New Methodology to Calculate the Ethanol Fermentation Efficiency at Bench and Industrial Scales. Industrial & Engineering Chemistry Research, v. 57, n. 48, p. 16182-16191, DEC 5 2018. (18/11405-5)

ESPERANCA, MATEUS N.; BUFFO, MARIANE M.; MENDES, CAROLINE E.; RODRIGUEZ, GUILHERME Y.; BETTEGA, RODRIGO; BADINO, ALBERTO C.; CERRI, MARCEL O.. inking maximal shear rate and energy dissipation/circulation function in airlift bioreactor. Biochemical Engineering Journal, v. 178, JAN 2022. (18/11405-5, 20/08699-7, 11/23807-1, 12/17756-8)

RODRIGUES, KAIO C. S.; VELOSO, IVAN I. K.; RIBEIRO, MARCELO P. A.; CRUZ, ANTONIO J. G.; BADINO, ALBERTO C.. Mid-infrared spectroscopy as a tool for real-time monitoring of ethanol absorption in glycols. CANADIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING, v. 99, n. 1, p. 401-409, JAN 2021. (18/11405-5, 14/26854-9)

BUFFO, MARIANE M.; FERREIRA, ANDRE L. Z.; ALMEIDA, RENATA M. R. G.; FARINAS, CRISTIANE S.; BADINO, ALBERTO C.; XIMENES, EDUARDO A.; LADISCH, MICHAEL R.. ellulolytic enzymes production guided by morphology engineerin. Enzyme and Microbial Technology, v. 149, SEP 2021. (18/11405-5)

RODRIGUES, KAIO CESAR DA SILVA; VELOSO, IVAN ILICH KERBAUY; LEMOS, DIEGO ANDRADE; CRUZ, ANTONIO JOSE GONCALVES; BADINO, ALBERTO COLLI. Extractive Ethanol Fermentation with Ethanol Recovery by Absorption in Open and Closed Systems. FERMENTATION-BASEL, v. 11, n. 1, p. 16-pg., 2025-01-01. (14/26854-9, 18/11405-5)

VELOSO, IVAN I. K.; RODRIGUES, KAIO C. S.; RIBEIRO, MARCELO P. A.; CRUZ, ANTONIO J. G.; BADINO, ALBERTO C.. Temperature Influence in Real-Time Monitoring of Fed-Batch Ethanol Fermentation by Mid-Infrared Spectroscopy. Industrial & Engineering Chemistry Research, v. 59, n. 41, p. 18425-18433, OCT 14 2020. (18/11405-5)

SANTOS, MAYARA, V; RODRIGUES, KAIO C. S.; VELOSO, IVAN I. K.; BADINO, ALBERTO C.; CRUZ, ANTONIO J. G.. Real-Time Monitoring of Ethanol Fermentation Using Mid-Infrared Spectroscopy Analysis of the Gas Phase. Industrial & Engineering Chemistry Research, v. 61, n. 21, p. 10-pg., 2022-06-01. (18/11405-5)

CAMPOS, BRENDA G.; VELOSO, IVAN I. K.; DA SILVA, MAIRA M.; BADINO, ALBERTO C.; CRUZ, ANTONIO J. G.. A novel approach to heat removal and temperature control in fed-batch extractive ethanol fermentation using CO2. CHEMICAL ENGINEERING AND PROCESSING, v. 210, p. 10-pg., 2025-02-16. (18/11405-5)

Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa