Resumo
A crescente preocupação com as mudanças climáticas e a segurança energética e a prevista exaustão das reservas de petróleo têm motivado a busca por fontes alternativas de energia e a substituição de recursos de origem fóssil como matéria prima na obtenção de diversos produtos químicos. O bioetanol é um biocombustível com grande potencial para substituição de combustíveis fósseis, podendo ser produzido a partir de materiais lignocelulósicos, que apresentam menor custo e ampla disponibilidade na natureza. No caso da cana-de-açúcar, suas frações lignocelulósicas (bagaço e palha) já estão disponíveis na própria unidade de produção, ou perto dela. No entanto, a parede celular dessas plantas é recalcitrante ao rompimento das cadeias poliméricas. Métodos que convertem o bagaço de cana-de-açúcar em açúcares fermentescíveis são geralmente compostos por duas etapas principais: pré-tratamento para degradar a estrutura da planta e uma etapa de hidrólise enzimática para converter as cadeias poliméricas em açúcares. Cada tecnologia de pré-tratamento tem um mecanismo diferente de ação sobre a estrutura do bagaço, induzindo modificações físicas e/ou químicas, que são necessárias devido à presença de hemicelulose e lignina na parede celular da planta, o que impede o acesso das celulases nas frações do substrato. Neste programa de pós-doutorado, serão avaliados processos de pré-tratamento sulfito alcalino, sulfito-ácido, alcalino e ácido sobre bagaço de diferentes híbridos experimentais de cana-de-açúcar com conteúdos contrastantes de suas frações componentes, os quais estão inseridos em projetos de pesquisa que foram e estão sendo realizados (projeto temático 2014/06923-6) no LOT/EEL-USP. Será avaliada também a cana energia - variedade de cana que possui elevado teor de fibras, associado a um menor teor de açúcar. Os dados obtidos em laboratório serão empregados para o desenho e a simulação do processo e os resultados servirão de base para a análise técnico-econômica e ambiental para selecionar as melhores rotas na obtenção principalmente de etanol mas também de outros produtos que serão selecionados em uma biorrefinaria. A avaliação econômica e ambiental dos processos desenhados permitirá ainda verificar os benefícios obtidos com o emprego de biomassa diferenciada por apresentar baixa recalcitrância ou alto teor de fibras, e como a eficiência de cada pré-tratamento pode ser maximizada a partir do emprego destas variedades.Assim, este projeto de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de simulações de processos de produção de etanol de primeira e segunda geração a partir da cana-de-açúcar, bem como a avaliação da viabilidade técnico-econômica e ambiental de diferentes rotas. A avaliação destes processos por meio de simulação, análise econômica e ambiental proposta neste trabalho é uma abordagem fundamental para a execução do projeto temático no qual este programa de pós-doutorado está inserido, e servirá de base para guiar estudos posteriores.
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