Sistemas termo-mecânicos para produção industrial de etanol celulósico

• Processo: 11/11067-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2011
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2012
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Engenharia Térmica
• Pesquisador responsável: Paulo Seleghim Júnior
• Beneficiário: Plínio Rodrigues de Oliveira Zanini
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioetanol Biocombustíveis de segunda geração Materiais lignocelulósicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: etanol celulósico | Etanol de segunda geração | explosão de vapor | Produção de etanol celulósico

Resumo

A produção de etanol a partir do caldo de cana pode ser considerada uma atividade industrial bem estabelecida no Brasil. Dentro deste contexto, uma abordagem atraente e promissora para aumentar a produção de etanol é hidrólise enzimática ou ácida de materiais lignocelulósicos, obtidos a partir do bagaço e palha pré-tratados, seguido de fermentação e destilação tradicional. Estudos teóricos revelaram que o etanol de segunda geração poderia dobrar a produção de etanol global sem a necessidade de aumentar áreas de plantio. Apesar deste cenário bastante promissor, o etanol celulósico não é economicamente viável e permanece restrito à pesquisa ou pequenas unidades de demonstração de escala. Entre as muitas razões para isso, um ponto crítico é consensual: a falta de uma tecnologia eficiente e escalável de pré-tratamento do material lignocelulósico para quebra deste em seus constituintes, permitindo a hidrólise subseqüente para produzir os açúcares necessários para a fermentação. O pré-tratamento ideal deve produzir celulose e hemicelulose altamente disponíveis para hidrolização, liberar pentoses não degeneradas, facilitar a separação da lignina, não liberar agentes inibidores da fermentação (ácido fórmico, por exemplo), não requerer processamento mecânico adicional do bagaço, além de poder ser realizado em equipamentos simples construídos com materiais de baixo custo. Esses requisitos são, obviamente, contraditórios e só podem ser satisfeitos em uma solução de compromisso. O objetivo principal deste projeto de pesquisa é desenvolver uma tecnologia escalável de pré-processamento baseado em um novo conceito baseado na embebição de água pressurizada quente seguido de despressurização instantânea para produzir o rompimento das estruturas lignocelulósicas. Nós visamos projetar um sistema em escala piloto de pré-processamento capaz de lidar continuamente com até 100 kg / h de bagaço. Este sistema será constituído basicamente de um dispositivo sólido-líquido (bagaço de água) de bombeamento, um vaso de embebição termo-pressurização, um dispositivo de expansão e um separador (vapor de bagaço). Testes serão conduzidos em tela uma versão em miniatura do sistema (1,5 litros), a fim de determinar as condições ideais de processamento, bem como para avaliar o consumo de energia e os parâmetros de funcionamento de outros. (AU)