Otimização de biorreatores de estado semi-sólido contínuos através da modelagem do escoamento multifásico interno

• Processo: 10/00442-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Vigência: 01 de setembro de 2010 - 31 de agosto de 2012
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Paulo Seleghim Júnior
• Beneficiário: Paulo Seleghim Júnior
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Analice Costacurta Brandi ; Gherhardt Ribatski ; Grazieli Luiza Costa Carosio ; Igor Polikarpov ; Oscar Mauricio Hernandez Rodriguez ; Vanessa Rolnik Artioli
• Assunto(s): Fenômenos de transporte Reatores biológicos Dinâmica dos fluidos computacional Etanol Problemas inversos Bioenergia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biorreatores | Dinamica Fluidos Computacinais | Etanol Celulosico | Otimizacao | Problemas Inversos | Producao De Etanol | Mecânica dos Fluidos
• Publicação FAPESP: https://media.fapesp.br/bv/uploads/pdfs/pasta_bioen_jun2012_113_114.pdf

Resumo

Diversos fatores limitam a eficiência de processos de conversão fermentativa de açúcares em etanol e de transesterificação na produção de biodiesel, sobretudo em biorreatores de grandes escalas (centenas ou milhares de metros cúbicos). Em uma dorna de fermentação de caldo de cana por exemplo, a distribuição de tempos de residência afeta a eficiência da reação bioquímica: tempos muito pequenos resultam em uma conversão incompleta (alto teor de açúcar no vinho) e tempos excessivamente longos propiciam a perda do etanol por evaporação. A otimização desse tipo de equipamento resulta em um problema inverso e, portanto, intrinsecamente mal condicionado. A solução deste problema através da minimização de funcionais de erro, apesar de extremamente interessante por não depender de simplificações muitas vezes grosseiras, ainda não é possível através de métodos numéricos clássicos. Além disso, o esforço computacional associado é extremamente grande, senão impraticável, devido a complexidade do fluido e das geometrias envolvidas, bem como da escala do problema. O desenvolvimento de técnicas capazes de chegar a uma otimização com precisão suficiente em tempos computacionais razoáveis terá um grande impacto no projeto e na operação de biorreatores de alto desempenho e, conseqüentemente, no aumento de sua eficiência operacional. Neste contexto, este projeto de pesquisa pretende contribuir para o avanço do conhecimento científico e tecnológico através do desenvolvimento de métodos integrados de otimização combinando as características de estratégias determinísticas e de busca aleatória. Com isso pretende-se desenvolver as bases de uma metodologia de projeto otimizado bem como de operação de biorreatores de escala industrial. (AU)

Publicações científicas

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(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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