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Simulação da biorrefinaria de cana-de-açúcar de 1ª. geração na plataforma EMSO

Processo: 11/51902-9
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
Vigência: 01 de julho de 2012 - 30 de junho de 2016
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química
Pesquisador responsável:Antonio Maria Francisco Luiz Jose Bonomi
Beneficiário:Antonio Maria Francisco Luiz Jose Bonomi
Instituição-sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (Brasil). Campinas, SP, Brasil
Pesquisadores principais:Jose Antonio Silveira Goncalves ; Marco Giulietti ; Maria Regina Wolf Maciel ; Roberto de Campos Giordano ; Rubens Maciel Filho ; Silvia Azucena Nebra de Pérez
Auxílios(s) vinculado(s):16/03586-4 - 2nd International Conference on biomass - IConBM2016, AR.EXT
16/01105-9 - 38th symposium on biotechnology for fuels and chemicals, AR.EXT
14/00636-5 - 12 Biennial Conference on engineering systems design analysis, AR.EXT
13/15231-8 - Wastes 2013, AR.EXT
Bolsa(s) vinculada(s):15/11468-9 - Implementação de unidade de processo para geração de energia empregando vinhaça e integração na biorrefinaria de produção de etanol, BP.DD
15/19387-8 - Suporte ao desenvolvimento da plataforma EMSO para a biorrefinaria virtual de cana de açúcar, BP.TT
14/11003-3 - Modelagem dos custos de unidades industriais de processamento de cana-de-açúcar, BP.PD
+ mais bolsas vinculadas 14/11431-5 - Padronização, verificação e avaliação dos desenvolvimentos de modelos e sua inserção na biorrefinaria virtual simulada na plataforma EMSO, BP.TT
14/05077-4 - Construção de um módulo computacional na plataforma EMSO para a simulação e avaliação de um ciclo BIGCC (Biomass Integrated Gasification Combined Cycle), BP.MS
13/09793-3 - Padronização, verificação e avaliação dos desenvolvimentos de modelos e sua inserção na biorrefinaria virtual simulada na plataforma EMSO, BP.TT
13/10037-9 - Modelagem dos custos de unidades industriais de processamento de cana-de-açúcar, BP.PD
12/22869-6 - Contribuições para o desenvolvimento da Simulação da Biorrefinaria de Cana-de-Açúcar de primeira e de segunda geração, BP.DR
12/22467-5 - Suporte ao desenvolvimento da plataforma EMSO para a biorrefinaria virtual de cana de açúcar, BP.TT
12/00414-7 - Biodigestão anaeróbia de vinhaça e de licor de pentoses em biorrefinarias integradas de 1ª e 2ª geração, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Refinarias  Cana-de-açúcar 

Resumo

Nos últimos anos são grandes os esforços de várias instituições de pesquisa e desenvolvimento, além de iniciativas do setor privado, no sentido de desenvolver soluções tecnológicas que aumentem a eficiência e a sustentabilidade (econômica, ambiental e social) do processo de obtenção de açúcar, etanol e bioeletricidade a partir da cana-de-açúcar. Além disso, fica cada vez mais claro que para viabilizar a produção de etanol de 2ª Geração é imprescindível entender e otimizar os processos das usinas de 1ª Geração. Dentro deste contexto, este projeto visa, através de um esforço coordenado dos grupos de pesquisa envolvidos, desenvolver uma "Usina Virtual de 1a Geração'' que permita comparar e otimizar diferentes rotas tecnológicas empregadas na produção de açúcar, etanol e bioeletricidade. Para atingir os objetivos desta proposta será empregado o ambiente de simulação EMSO (Environment for Modeling, Simulation, and Optimization) como plataforma de desenvolvimento para construção da Usina Virtual de Cana-de-açúcar. Este software, concebido e desenvolvido no País, vem a ser um simulador dinâmico e otimizador de processos orientado por equações. Como característica principal deste software, tem-se o total acesso aos modelos matemáticos desenvolvidos e a facilidade de inserção de novos modelos ou aprimoramento daqueles já existentes, o que possibilita o desenvolvimento de uma biblioteca de modelos voltada especificamente a temas relacionados com a biorrefinaria. Dada a dimensão do desafio representado pela construção da Usina Virtual de 1ª Geração esta proposta envolve temas que abrangem, dentre outros, a coleta de dados técnicos nas usinas, a modelagem e integração energética de etapas do processo de produção, o levantamento de custos de equipamentos, além da atuação colaborativa e sinérgica dos vários grupos através do gerenciamento e compartilhamento da grande quantidade de informação e modelos gerados pelas pesquisas. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Pós-doutorado em Simulação e Modelagem de Custos com Bolsa da FAPESP 
Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre o auxílio:
Vinhaça para gerar energia 

Publicações científicas (17)
(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)
LOPEZ-CASTRILLON, CAROLINA; LEON, JUAN ALVARO; PALACIOS-BERECHE, MILAGROS CECILIA; PALACIOS-BERECHE, REYNALDO; NEBRA, SILVIA AZUCENA. Improvements in fermentation and cogeneration system in the ethanol production process: Hybrid membrane fermentation and heat integration of the overall process through Pinch Analysis. ENERGY, v. 156, p. 468-480, AUG 1 2018. Citações Web of Science: 0.
CRESTANI, CARLOS E.; BERNARDO, ANDRE; COSTA, CALIANE B. B.; GIULIETTI, MARCO. Experimental data and estimation of sucrose solubility in impure solutions. Journal of Food Engineering, v. 218, p. 14-23, FEB 2018. Citações Web of Science: 1.
CORTES-RODRIGUEZ, EDGAR FERNANDO; FUKUSHIMA, NILTON ASAO; PALACIOS-BERECHE, REYNALDO; ENSINAS, ADRIANO V.; NEBRA, SILVIA A. Vinasse concentration and juice evaporation system integrated to the conventional ethanol production process from sugarcane - Heat integration and impacts in cogeneration system. RENEWABLE ENERGY, v. 115, p. 474-488, JAN 2018. Citações Web of Science: 3.
HENRIQUE, JOAO PAULO; DE SOUSA, JR., RUY; SECCHI, ARGIMIRO R.; RAVAGNANI, MAURO A. S. S.; COSTA, CALIANE B. B. Optimization of chemical engineering problems with EMSO software. COMPUTER APPLICATIONS IN ENGINEERING EDUCATION, v. 26, n. 1, p. 141-161, JAN 2018. Citações Web of Science: 1.
DIAS, RAFAEL M.; CHIAVONE-FILHO, OSVALDO; BERNARDO, ANDRE; GIULIETTI, MARCO. Vapour-liquid equilibria for (water plus ethanol plus fructose): Experimental data and thermodynamic modelling. JOURNAL OF CHEMICAL THERMODYNAMICS, v. 115, p. 27-33, DEC 2017. Citações Web of Science: 0.
CAVALETT, OTAVIO; CHAGAS, MATEUS F.; JUNQUEIRA, TASSIA L.; WATANABE, MARCOS D. B.; BONOMI, ANTONIO. Environmental impacts of technology learning curve for cellulosic ethanol in Brazil. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 106, n. SI, p. 31-39, NOV 1 2017. Citações Web of Science: 6.
PINA, EDUARDO A.; PALACIOS-BERECHE, REYNALDO; CHAVEZ-RODRIGUEZ, MAURO F.; ENSINAS, ADRIANO V.; MODESTO, MARCELO; NEBRA, SILVIA A. Reduction of process steam demand and water-usage through heat integration in sugar and ethanol production from sugarcane - Evaluation of different plant configurations. ENERGY, v. 138, p. 1263-1280, NOV 1 2017. Citações Web of Science: 8.
FONSECA, G. C.; COSTA, C. B. B.; CRUZ, A. J. G. COMPARING A DYNAMIC FED-BATCH AND A CONTINUOUS STEADY-STATE SIMULATION OF ETHANOL FERMENTATION IN A DISTILLERY TO A STOICHIOMETRIC CONVERSION SIMULATION. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. 34, n. 4, p. 1121-1131, OCT-DEC 2017. Citações Web of Science: 2.
CORTES-RODRIGUEZ, EDGAR FERNANDO; NEBRA, SILVIA A.; SOSA-ARNAO, JUAN HAROLD. Experimental efficiency analysis of sugarcane bagasse boilers based on the first law of thermodynamics. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 39, n. 3, p. 1033-1044, MAR 2017. Citações Web of Science: 2.
LEON, JUAN A.; PALACIOS-BERECHE, REYNALDO; NEBRA, SILVIA A. Batch pervaporative fermentation with coupled membrane and its influence on energy consumption in permeate recovery and distillation stage. ENERGY, v. 109, p. 77-91, AUG 15 2016. Citações Web of Science: 3.
CARDOSO, T. F.; CHAGAS, M. F.; RIVERA, E. C.; CAVALETT, O.; MORAIS, E. R.; GERALDO, V. C.; BRAUNBECK, O.; DA CUNHA, M. P.; CORTEZ, L. A. B.; BONOMI, A. A vertical integration simplified model for straw recovery as feedstock in sugarcane biorefineries. BIOMASS & BIOENERGY, v. 81, p. 216-223, OCT 2015. Citações Web of Science: 10.
DE SOUZA DIAS, MARINA OLIVEIRA; MACIEL FILHO, RUBENS; MANTELATTO, PAULO EDUARDO; CAVALETT, OTAVIO; VAZ ROSSELL, CARLOS EDUARDO; BONOMI, ANTONIO; LIMA VERDE LEAL, MANOEL REGIS. Sugarcane processing for ethanol and sugar in Brazil. ENVIRONMENTAL DEVELOPMENT, v. 15, p. 35-51, JUL 2015. Citações Web of Science: 47.
PALACIOS-BERECHE, REYNALDO; ENSINAS, ADRIANO V.; MODESTO, MARCELO; NEBRA, SILVIA A. Double-effect distillation and thermal integration applied to the ethanol production process. ENERGY, v. 82, p. 512-523, MAR 15 2015. Citações Web of Science: 26.
PALACIOS-BERECHE, REYNALDO; ENSINAS, ADRIANO; MODESTO, MARCELO; NEBRA, SILVIA A. New alternatives for the fermentation process in the ethanol production from sugarcane: Extractive and low temperature fermentation. ENERGY, v. 70, p. 595-604, JUN 1 2014. Citações Web of Science: 15.
CHAVEZ-RODRIGUEZ, MAURO F.; MOSQUEIRA-SALAZAR, KLEVER JOAO; ENSINAS, ADRIANO V.; NEBRA, SILVIA A. Water reuse and recycling according to stream qualities in sugar-ethanol plants. ENERGY FOR SUSTAINABLE DEVELOPMENT, v. 17, n. 5, p. 546-554, OCT 2013. Citações Web of Science: 12.
MOSQUEIRA-SALAZAR, K. J.; PALACIOS-BERECHE, R.; CHAVEZ-RODRIGUEZ, M.; SEABRA, J.; NEBRA, S. A. Reduction of water consumption in an integrated first- and second-generation ethanol plant. ENERGY FOR SUSTAINABLE DEVELOPMENT, v. 17, n. 5, p. 531-535, OCT 2013. Citações Web of Science: 9.

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