Modelagem do processo de extração de sacarose em difusores industriais: estudos com cana-de-açúcar e cana energia

• Processo: 14/08402-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2014
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2019
• Área de conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Paulo Seleghim Júnior
• Beneficiário: Larissa de Souza Noel Simas Barbosa
• Instituição Sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioenergia Biomassa Cana-de-açúcar Cana-energia Difusores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioenergia | Biomassa | Cana energia | Difusor | Modelagem físico-matemática | otimização | Bioenergia

Resumo

Não só no Brasil, mas em diversos países do mundo, o uso da biomassa aparece como a principal alternativa para diversificação da matriz energética e para redução da dependência de combustíveis fósseis. Desde meados da década de 1970, o Brasil vem se consolidando como pioneiro na produção do etanol a partir da cana de açúcar e, nos últimos anos, apresentou uma produção significativa de biodiesel, destacando-se como grande produtor de biocombustíveis. Desde então, as indústrias sucroalcooleiras instaladas no país utilizam tradicionalmente conjuntos de moenda em tandem para extração do caldo através de esmagamento e embebição. Nos últimos anos, porém, o uso de difusores, cujo princípio de funcionamento se baseia na lixiviação, vem mostrando resultados satisfatórios no que diz respeito à eficiência de extração e ao consumo específico de energia. Difusores são capazes de extrair maiores quantidades de sacarose da biomassa, consomem muito menos energia e possuem um menor MTTR (mean time to repair) quando comparados às moendas. Além disso, é importante destacar que os difusores são capazes de gerar bagaço com menores teores de açúcar residual, inferiores a 1% por exemplo. Esta condição é crucial para a viabilidade do etanol de segunda geração produzido por meio de pré-tratamento térmico seguido de hidrólise enzimática ou ácida. Ocorre que, nestes casos, o açúcar residual é convertido em compostos altamente tóxicos comprometendo seriamente a fermentação do bagaço sacarificado. Sendo assim, a utilização de difusores no Brasil aparece como uma grande oportunidade não só para aumentar a eficiência e capacidade da indústria sucroalcooleira, tanto de primeira como de segunda geração, como também para utilização de outras matérias-primas provenientes de biomassa, particularmente aquelas com grande conteúdo energético como a cana energia (Saccharum sponteneum) e espécies de eucaliptos e acácias. Esse trabalho tem como escopo o desenvolvimento de um processo de extração em difusores industriais capaz de ser aplicado a qualquer tipo de biomassa. As relações entre o pré-tratamento térmico, preparo mecânico da matéria prima e a eficiência de extração serão modelados matematicamente e analisados através de experimentação numérica. Neste contexto, o objetivo específico é a otimização multiobjetivos do desempenho segundo critérios simultâneos como, por exemplo, a extração (máxima), consumo específico de energia (mínimo) e índice de preparo (mínimo). Testes experimentais serão realizados em escala piloto visando confrontar resultados numéricos e experimentais para a validação do modelo desenvolvido. (AU)

Publicações científicas

(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)

BARBOSA, L. S. N. S.; SANTIAGO, P. A.; JUNIOR, P. S.. Multi-objective optimization of biomass diffusers for solving operational problems. BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, JUL 2020. (14/08402-3)

BARBOSA, L. S. N. S.; SANTIAGO, P. A.; JUNIOR, P. S.. Multi-objective optimization of biomass diffusers for solving operational problems. BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, v. 12, n. 7, p. 19-pg., 2020-07-07. (14/08402-3)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

BARBOSA, Larissa de Souza Noel Simas. Modelagem, simulação e otimização de um difusor de biomassa. 2019. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALA/BC) Piracicaba.