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

• Processo: 11/51902-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2012
• Data de Término da vigência: 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 e Inovação (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
• Auxílio(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 Etanol Cana-de-açúcar Bioenergia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cana-De-Acucar | Etanol | Modelagem Matematica | Simulacao De Processos | Simulador Emso | Usina Anexa

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)

Publicações científicas

(38)

(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)

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. (11/51902-9, 10/17139-3)

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. (11/51902-9)

YAMAKAWA, CELINA K.; RIVERAB, ELMER CCOPA; KWON, HYUN; HERRERA AGUDELO, WILLIAM E.; SAAD, MARCELO B. W.; LEAL, JAIRO; ROSSELL, V, CARLOS E.; BONOMI, ANTONIO; MACIEL FILHO, RUBENS. Study of influence of yeast cells treatment on sugarcane ethanol fermentation: Operating conditions and kinetics. Biochemical Engineering Journal, v. 147, p. 1-10, JUL 15 2019. (17/23335-9, 11/51902-9, 15/20630-4)

FUKUSHIMA, NILTON ASAO; PALACIOS-BERECHE, MILAGROS CECILIA; PALACIOS-BERECHE, REYNALDO; NEBRA, SILVIA AZUCENA. Energy analysis of the ethanol industry considering vinasse concentration and incineration. RENEWABLE ENERGY, v. 142, p. 96-109, NOV 2019. (11/51902-9)

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. (11/51902-9, 11/05718-1)

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. (11/51902-9)

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. (11/51902-9, 11/05718-1)

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. (11/51902-9, 11/05718-1)

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. (11/51902-9)

SOTANA DE SOUZA, RAFAEL AUGUSTO; PRADO SALDANHA-CORREA, FLAVIA MARISA; GALLEGO, ANTONIO GARRIDO; PEREIRA NETO, ANA MARIA. Semi-quantitative determination of ash element content for freeze-dried, defatted, sulfated and pyrolysed biomass of Scenedesmus sp.. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 13, n. 1, APR 1 2020. (10/50187-1, 11/51902-9)

TIBURCIO, RODOLFO SBROLINI; MALPELI JUNIOR, MAURO; LEITE, JULIANA TOFANO DE CAMPOS; YAMAJI, FABIO MINORU; NETO, ANA MARIA PEREIRA. Physicochemical and thermophysical characterization of rejected waste and evaluation of their use as refuse-derived fuel. FUEL, v. 293, JUN 1 2021. (11/51902-9)

BRUNO J. C. DE CASTRO; MELÉCIO MARCINIUK JUNIOR; MARCO GIULIETTI; ANDRÉ BERNARDO. SUCROSE CRYSTALLIZATION: MODELING AND EVALUATION OF PRODUCTION RESPONSES TO TYPICAL PROCESS FLUCTUATIONS. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. 36, n. 3, p. 1237-1253, 2019-12-09. (11/51902-9)

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. (11/51902-9, 11/05718-1)

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. (11/51902-9)

CRESTANI, C. E.; BERNARDO, A.; COSTA, C. B. B.; GIULIETTI, M.. An artificial neural network model applied to convert sucrose chord length distributions into particle size distributions. Powder Technology, v. 384, p. 186-194, MAY 2021. (11/51902-9)

YAMAKAWA, CELINA K.; ROJAS, SEBASTIAN T.; HERRERA, WILLIAM E.; ROSSELL, CARLOS E. V.; MACIEL, MARIA REGINA WOLF; MACIEL FILHO, RUBENS. Recovery and characterization of cellulosic ethanol from fermentation of sugarcane bagasse. CHEMICAL ENGINEERING RESEARCH & DESIGN, v. 196, p. 9-pg., 2023-07-16. (11/51902-9, 15/20630-4, 17/23335-9)

OKIYAMA, D. C. G.; RABI, J. A.; RIBEIRO, R.; FERRAZ, A. D. N., JR.; ZAIAT, M.; MANNINA, G. CFD Simulations of Fluid Dynamics Inside a Fixed-Bed Bioreactor for Sugarcane Vinasse Treatment. FRONTIERS IN WASTEWATER TREATMENT AND MODELLING, FICWTM 2017, v. 4, p. 7-pg., 2017-01-01. (12/23459-6, 11/51902-9)

DE MELLO, FERNANDO M.; DA CRUZ, ANTONIO J. G.; DE SOUSA, RUY, JR.; KISS, AA; ZONDERVAN, E; LAKERVELD, R; OZKAN, L. Fuzzy Control Applied to Combustion in Sugarcane Bagasse Boilers. 29TH EUROPEAN SYMPOSIUM ON COMPUTER AIDED PROCESS ENGINEERING, PT B, v. 46, p. 6-pg., 2019-01-01. (11/51902-9)

PALACIOS-BERECHE, REYNALDO; ENSINAS, ADRIANO V.; MODESTO, MARCELO; NEBRA, SILVIA A.; VARBANOV, PS; KLEMES, JJ; LIEW, PY; YONG, JY; STEHLIK, P. Mechanical Vapour Recompression Incorporated to the Ethanol Production from Sugarcane and Thermal Integration to the Overall Process Applying Pinch Analysis. PRES 2011: 14TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON PROCESS INTEGRATION, MODELLING AND OPTIMISATION FOR ENERGY SAVING AND POLLUTION REDUCTION, PTS 1 AND 2, v. 39, p. 2-pg., 2014-01-01. (11/05718-1, 11/51902-9)

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, p. 9-pg., 2017-11-01. (11/51902-9, 10/17139-3)

LONGATI, ANDREZA A.; CAVALETT, OTAVIO; CRUZ, ANTONIO J. G.; ESPUNA, A; GRAELLS, M; PUIGJANER, L. Life Cycle Assessment of vinasse biogas production in sugarcane biorefineries. 27TH EUROPEAN SYMPOSIUM ON COMPUTER AIDED PROCESS ENGINEERING, PT B, v. 40B, p. 6-pg., 2017-01-01. (15/11468-9, 11/51902-9)

TIBURCIO, RODOLFO SBROLINI; MALPELI JUNIOR, MAURO; DE CAMPOS LEITE, JULIANA TOFANO; YAMAJI, FABIO MINORU; PEREIRA NETO, ANA MARIA. hysicochemical and thermophysical characterization of rejected waste and evaluation of their use as refuse-derive. FUEL, v. 293, JUN 1 2021. (11/51902-9)

JENNY S. KOMATSU; BEATRIZ M. MOTTA; RODOLFO S. TIBURCIO; ANA M. PEREIRA NETO; POL W. G. DE PAPE; DALMO MANDELLI; WAGNER A. CARVALHO. Iron Nitrate Modified Cotton and Polyester Textile Fabric Applied for Reactive Dye Removal from Water Solution. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 32, n. 5, p. 964-977, 2021-04-30. (12/50718-2, 17/24931-4, 11/51902-9)

G.C. FONSECA; C.B.B. COSTA; A.J.G. CRUZ. 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, 2017-10-00. (11/51902-9)

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. (11/51902-9)

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. (11/51902-9, 10/50389-3)

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. (11/51902-9, 10/17139-3)

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. (11/51902-9, 10/17139-3, 08/57873-8)

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. (11/51902-9)

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. (11/51902-9)

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. (11/51902-9, 11/05718-1)

CAMARGO, JULIA M. O.; GALLEGO-RIOS, JHULIANA M.; NETO, ANA MARIA P.; ANTONIO, GRAZIELLA C.; MODESTO, MARCELO; LEITE, JULIANA T. C.. Characterization of sugarcane straw and bagasse from dry cleaning system of sugarcane for cogeneration system. RENEWABLE ENERGY, v. 158, p. 500-508, OCT 2020. (11/51902-9, 12/50718-2)

KOMATSU, JENNY S.; MOTTA, BEATRIZ M.; TIBURCIO, RODOLFO S.; NETO, ANA M. PEREIRA; DE PAPE, POL W. G.; MANDELLI, DALMO; CARVALHO, WAGNER A.. Iron Nitrate Modifiied Cotton and Polyester Textile Fabric Applied for Reactive Dye Removal from Water Solution. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 32, n. 5, p. 964-977, MAY 2021. (12/50718-2, 17/24931-4, 11/51902-9)

GUTIERREZ-GOMEZ, ANDREA CAROLINA; GALLEGO, ANTONIO GARRIDO; PALACIOS-BERECHE, REYNALDO; DE CAMPOS LEITE, JULIANA TOFANO; PEREIRA NETO, ANA MARIA. Energy recovery potential from Brazilian municipal solid waste via combustion process based on its thermochemical characterization. JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, v. 293, APR 15 2021. (11/51902-9, 12/50718-2)

PINA, EDUARDO A.; PALACIOS-BERECHE, REYNALDO; CHAVEZ-RODRIGUES, MAURO F.; ENSINAS, ADRIANO V.; MODESTO, MARCELO; NEBRA, SILVIA A.; VARBANOV, PS; KLEMES, JJ; LIEW, PY; YONG, JY; et al. Thermal Integration of Different Plant Configurations of Sugar and Ethanol Production from Sugarcane. PRES 2011: 14TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON PROCESS INTEGRATION, MODELLING AND OPTIMISATION FOR ENERGY SAVING AND POLLUTION REDUCTION, PTS 1 AND 2, v. 39, p. 3-pg., 2014-01-01. (11/05718-1, 11/51902-9)

TIBURCIO, RODOLFO SBROLINI; MALPELI JUNIOR, MAURO; DE CAMPOS LEITE, JULIANA TOFANO; YAMAJI, FABIO MINORU; PEREIRA NETO, ANA MARIA. Physicochemical and thermophysical characterization of rejected waste and evaluation of their use as refuse-derived. FUEL, v. 293, p. 8-pg., 2021-02-20. (11/51902-9)

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. 11-pg., 2017-10-01. (11/51902-9)

GERALDO, VICTOR C.; DE MORAIS, EDVALDO R.; DE TOLEDO, EDUARDO C. V.; JESUS, CHARLES D.; BONOMI, ANTONIO; FILHO, RUBENS M.; KRAVANJA, Z; BOGATAJ, M. Sugar extraction by moving-bed diffusers in ethanol production: development of a simulation tool. 26TH EUROPEAN SYMPOSIUM ON COMPUTER AIDED PROCESS ENGINEERING (ESCAPE), PT B, v. 38B, p. 6-pg., 2016-01-01. (11/51902-9)