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Da fábrica celular à biorrefinaria integrada Biodiesel-Bioetanol: uma abordagem sistêmica aplicada a problemas complexos em micro e macroescalas

Processo: 16/10636-8
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
Vigência: 01 de fevereiro de 2017 - 31 de janeiro de 2022
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Roberto de Campos Giordano
Beneficiário:Roberto de Campos Giordano
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos, SP, Brasil
Pesquisadores principais:Antonio José de Almeida Meirelles ; Cristiane Sanchez Farinas ; Everson Alves Miranda ; Heizir Ferreira de Castro ; Paulo Waldir Tardioli ; Raquel de Lima Camargo Giordano ; Silvio Silvério da Silva
Pesq. associados:Adilson José da Silva ; Alice Medeiros de Lima ; Antonio Carlos Luperni Horta ; Antonio José Gonçalves da Cruz ; Cauê Ribeiro de Oliveira ; Eduardo Augusto Caldas Batista ; Felipe Fernando Furlan ; Guilherme José Maximo ; José Manoel Marconcini ; Júlio César dos Santos ; Klicia Araujo Sampaio ; Larissa de Freitas ; Luiz Henrique Capparelli Mattoso ; Marcel Otavio Cerri ; Marcelo Perencin de Arruda Ribeiro ; Patricia Caroline Molgero da Rós ; Pedro Carlos de Oliveira ; Ruy de Sousa Júnior ; Teresa Cristina Zangirolami ; Willian Kopp
Auxílios(s) vinculado(s):18/04832-4 - 28th European Symposium on Computer Aided Process Engineering (ESCAPE 28), AR.EXT
18/04163-5 - 26th European biomass Conference and Exhibition - EUBCE 2018, AR.EXT
17/00328-7 - EMU concedido no projeto temático 2016/10636-8: cromatógrafo a gás/espectrômetro de massas (GC/MS), AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):18/13882-5 - Produção de etanol e xilitol a partir de misturas dos subprodutos de biomassas das Américas do Sul e do norte, em reator de coluna de bolhas operado em modo de leito fluidizado, BP.IC
18/18849-6 - Pré-tratamento do bagaço de cana de açúcar em bateladas repetidas em reatores de cavitação hidrodinâmica, BP.IC
18/11887-0 - Influência das condições de encapsulamento em alginato e da suplementação com nutrientes sobre a fermentação de xilose por Saccharomyces Cerevisiae recombinante, BP.IC
+ mais bolsas vinculadas 18/13207-6 - Simulação computacional da produção de biodiesel integrada à destilação extrativa de etanol com glicerol como solvente, BP.PD
18/14552-9 - Avaliação da presença de xilooligossacarídeos (XOS), obtidos a partir de bagaço de cana-de-açúcar, na ação bactericida do caldo de cultivo de Lactobacillus acidophylus e Lactobacillus rhamnosus GG, BP.IC
18/13610-5 - Otimização da hidrólise de óleos ácidos catalisada por lipases imobilizadas, BP.IC
18/10899-4 - Aproveitamento da biomassa lignocelulósica residual do processamento de etanol 2G para obtenção de nanocelulose via rota enzimática, BP.PD
18/09692-6 - Análise Tecno-Econômico-Ambiental reversa da produção de carotenóides e óleo microbiano pela levedura oleaginosa Rhodotorula toruloides a partir da fração hemicelulósica de bagaço de cana integrada à biorrefinaria biodiesel-bioetanol (1G-2G), BP.PD
18/01386-3 - Liquens artificiais e a integração de produtos de alto valor agregado a uma biorrefinaria, BP.DR
18/05060-5 - Adequação de vinhoto sacaríneo como meio de cultivo fúngico por processos oxidativos, BP.IC
18/06696-0 - Produção e purificação de xilooligossacarídeos (XOS) de elevada capacidade prebiótica a partir de bagaço de cana-de-açúcar, BP.PD
17/21173-1 - Mitigação dos inibidores gerados no pré-tratamento da biomassa vegetal: impacto técnico-econômico-ambiental de diferentes rotas de processo na biorrefinaria, BP.DR
16/22086-2 - Desenvolvimento de novos métodos nanotecnológicos aplicados ao pré-tratamento de biomassa lignocelulósica, BP.PD
17/11086-4 - Desenvolvimento de abordagens inovadoras para as principais etapas da produção de etanol 2G: pré-tratamento contínuo usando cavitação hidrodinâmica e avaliação de processo SSCF com reatores interconectados, BP.PD
17/25644-9 - Estudo de adição de glicerol bruto no cultivo de Rhodosporidium toruloides em hidrolisado hemicelulósico, BP.IC
17/12908-8 - Cultivo fúngico no vinhoto de cana-de-açúcar e desenvolvimento de uma plataforma de produtos de alto valor na indústria de etanol, BP.PD
17/13931-3 - Proteína de soja como aditivo na hidrólise enzimática da biomassa vegetal: desenvolvimento e análise tecnoeconômica do processo, BP.MS
17/13349-2 - Análise Tecno-Econômico-Ambiental reversa de processos da biorrefinaria integrada biodiesel-bioetanol (1G-2G), BP.PD
17/09695-2 - Elucidação da via de biossíntese do antibiótico korormicina em Pseudoalteromonas J010 e produção heteróloga em E. coli, BE.PQ
17/18279-2 - Técnicas analíticas aplicadas à caracterização de material lignocelulósico, BP.TT
17/13962-6 - Instalação e adequação do sistema computacional para monitoramento e supervisão de biorreatores, BP.IC
16/14852-7 - Uma solução sustentável contra doenças tropicais negligenciadas utilizando biossurfactantes produzidos por leveduras em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Processos bioquímicos  Biorrefinarias  Biodiesel  Bioetanol 

Resumo

Este projeto se propõe a enfrentar desafios tecnológicos colocados por uma nova concepção de biorrefinaria integrada, aproveitando sinergias entre os processos de produção dos dois mais importantes biocombustíveis no contexto brasileiro: bioetanol de 1ª e 2ª gerações, a partir cana de açúcar, e biodiesel, a partir de óleos vegetais e, também, de fonte microbiana. Para tanto, associam-se pesquisadores com larga experiência da área, de várias instituições do Estado de São Paulo: UFSCar (Departamento de Engenharia Química), UNICAMP (Faculdades de Engenharia Química e de Engenharia de Alimentos), USP (Escola de Engenharia de Lorena), EMBRAPA Instrumentação (São Carlos). Biocombustíveis líquidos de fontes renováveis são a "espinha dorsal" dessa biorrefinaria, baseada em rotas bioquímicas, mas moléculas de maior valor agregado têm sua produção igualmente estudada, pois contribuem de forma importante para a viabilidade do empreendimento. Em uma analogia com a indústria do petróleo, esta biorrefinaria seria equivalente a um parque refinaria-complexo petroquímico de 1ª a 2ª/3ª gerações. Até onde vai nosso conhecimento, a exploração das inúmeras sinergias que existem entre os processos de produção de biodiesel e bioetanol é ainda incipiente. A utilização de subprodutos hoje problemáticos, como o glicerol e a fração hemicelulósica da biomassa vegetal, a produção de biodiesel etílico (totalmente renovável), dentre vários outros exemplos, podem ter soluções tecnicamente mais eficazes se os processos de produção dos dois biocombustíveis forem pensados de forma integrada, entre si e com a produção de outras moléculas (como ácido 3-hidroxipropiônico, ácido aspártico, nanocelulose, carotenoides, biossurfactantes, dentre outras). Todas essas linhas de pesquisa são interligadas pela análise tecno-econômica dos processos integrados na biorrefinaria (encarada como um sistema complexo em macroescala), utilizando ferramentas avançadas da Engenharia de (Bio)processos e Sistemas que permitem retroalimentar aos grupos trabalhando experimentalmente metas a serem atingidas para que o processo global passe pelo crivo de uma análise econômica, ainda que preliminar. Paralelamente, técnicas de Biologia de Sistemas são utilizadas para estudar a fábrica celular, encarada como um sistema complexo em microescala. Finalmente, soluções definidas em microescala que, por exemplo, resultem em um microrganismo recombinante, irão interagir com o meio, dentro de biorreatores - os quais estão por sua vez inseridos no processo em macroescala. Desta forma, metodologias da área de engenharia de (bio)processos e sistemas podem proporcionar novos pontos de vista para análise dos fenômenos em micro e macroescalas. Tais metodologias irão auxiliar na definição da viabilidade tecno-econômica de soluções industriais - sem esquecer os aspectos relativos à sustentabilidade ambiental da solução proposta. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Pesquisas buscam melhores formas de usar a biomassa 
Pós-Doutorado em Engenharia Bioquímica com bolsa da FAPESP 
Pós-doutorado em Biotecnologia Industrial com bolsa da FAPESP 
Pós-doutorado em Engenharia de Processos na Unicamp com bolsa da FAPESP 
Pós-doutorado em Engenharia Bioquímica e de Materiais com bolsa da FAPESP 
Pós-doutorado em Engenharia de Processos com Bolsa da FAPESP 
Pós-Doutorado em Engenharia de Processos e Sistemas com Bolsa da FAPESP