Rotas para produção de pneus a partir da cana-de-açúcar: conversão eficiente de açúcares em precursores de 1,3-butadieno e avaliação técnico-econômica ambiental

• Processo: 18/23983-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2021
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Adriano Pinto Mariano
• Beneficiário: Adriano Pinto Mariano
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Rubens Maciel Filho ; Thaddeus Chukwuemeka Ezeji
• Auxílio(s) vinculado(s): 19/23416-4 - Produção de pneus a partir de microalgas: avaliação técnico-econômica ambiental da conversão da microalga Botryococcus braunii em 1,3- butadieno, AP.R SPRINT
• Assunto(s): Bioenergia Biorrefinarias Butanóis Cana-de-açúcar Fermentação Butadienos Indústria petroquímica Alcenos Pneus
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: análise técnico-econômica | biorrefinaria | Butanodiol | butanol | cana-de-açúcar | fermentação | Biorrefinaria, fermentação

Resumo

Mudanças na indústria petroquímica tem resultado na diminuição da produção de olefinas com quatro carbonos e, consequentemente, isto tem afetado o suprimento de 1,3-butadieno para a indústria de borrachas de pneus. Por isso, empresas químicas vêm buscando fontes renováveis de precursores de butadieno, gerando assim um mercado potencial para empresas do setor sucroenergético. Contudo, não é evidente qual rota tecnológica pode trazer a melhor solução ganha-ganha entre usineiros e empresas químicas. A rota baseada na conversão do etanol de primeira geração (1G) em butadieno pode acelerar a entrada da cana na cadeia de valor dos pneus pois não há necessidade de investimento por parte do usineiro. Por outro lado, no caso de usinas interessadas em produzir etanol de segunda geração (2G) a partir do bagaço, a conversão da fração hemicelulósica do bagaço em n-butanol ou 2,3-butanodiol (duas outras rotas possíveis) pode ser mais interessante. Essas duas rotas podem aumentar a viabilidade econômica do etanol 2G biocombustível e trazer vantagens de preço de compra e de rendimento para a empresa química que converter o butanol ou o butanodiol em butadieno. Não obstante, a conversão do hidrolisado hemicelulósico em butanol ou butanodiol via fermentação enfrenta desafios técnicos principalmente porque o hidrolisado é diluído (~20 g/L xilose) e inibidores microbianos gerados no pré-tratamento impedem a conversão eficiente da xilose. Esse projeto tem como objetivo aumentar a eficiência de conversão do hidrolisado hemicelulósico (não detoxificado) do bagaço em n-butanol e 2,3-butanodiol. Para isso, desenvolveremos uma estratégia de fermentação que combinará três elementos: mistura com melaço, batelada alimentada e imobilização celular passiva no próprio bagaço de cana. Os potenciais técnico-econômico e ambiental (pegada de carbono) da produção de 1,3-butadieno a partir do butanol, do butanodiol e do etanol 1G serão avaliados. Dessa forma, espera-se com esse projeto encontrar soluções tecnológicas para viabilizar a entrada da cana-de-açúcar na cadeia de produção de borrachas de pneus de modo que seja economicamente e ambientalmente atrativo tanto para o usineiro como para empresas químicas. (AU)

Publicações científicas

(7)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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CHACON, SURANNY JIMENEZ; MATIAS, GABRIELA; EZEJI, THADDEUS CHUKWUEMEKA; MACIEL FILHO, RUBENS; MARIANO, ADRIANO PINTO. Three-stage repeated-batch immobilized cell fermentation to produce butanol from non-detoxified sugarcane bagasse hemicellulose hydrolysates. Bioresource Technology, v. 321, FEB 2021. (15/20630-4, 18/25925-0, 18/23983-3)

DOS SANTOS VIEIRA, CARLA FERREIRA; SIA, AUGUSTO DUZI; MAUGERI FILHO, FRANCISCO; MACIEL FILHO, RUBENS; MARIANO, ADRIANO PINTO. Isopropanol-butanol-ethanol production by cell-immobilized vacuum fermentation. Bioresource Technology, v. 344, n. B, JAN 2022. (18/23983-3, 15/20630-4, 16/23042-9)

SILVA DANTAS, ERCILIA REGINA; BONHIVERS, JEAN-CHRISTOPHE; MACIEL FILHO, RUBENS; MARIANO, ADRIANO PINTO. Biochemical conversion of sugarcane bagasse into the alcohol fuel mixture of isopropanol-butanol-ethanol (IBE): Is it economically competitive with cellulosic ethanol?. Bioresource Technology, v. 314, OCT 2020. (16/08791-5, 15/20630-4, 18/23983-3, 17/27092-3)