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Simulação computacional da produção de biodiesel integrada à destilação extrativa de etanol com glicerol como solvente

Processo: 18/13207-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de setembro de 2018
Vigência (Término): 31 de agosto de 2021
Área do conhecimento:Ciências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos - Engenharia de Alimentos
Pesquisador responsável:Antonio José de Almeida Meirelles
Beneficiário:Daniel Gonçalves
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:16/10636-8 - Da fábrica celular à biorrefinaria integrada Biodiesel-Bioetanol: uma abordagem sistêmica aplicada a problemas complexos em micro e macroescalas, AP.BIOEN.TEM
Assunto(s):Engenharia de produção   Análise econômica   Simulação por computador   Equilíbrio de fases   Biodiesel   Etanol   Bioetanol   Glicerol   Óleos vegetais   Biorrefinarias

Resumo

O impacto ambiental causado pelo uso extensivo de combustíveis fósseis aliado à sua futura escassez tem impulsionado o estudo de fontes renováveis de energia. Os biocombustíveis são produzidos a partir de materiais residuais, biomassa herbácea e culturas agrícolas, sendo que os principais produzidos são o bioetanol e o biodiesel. O álcool predominantemente utilizado no mundo para a produção de biodiesel é o metanol, devido ao seu baixo custo, porém, no Brasil, a disponibilidade de matéria-prima e a tecnologia desenvolvida permite a produção economicamente viável do etanol por processos fermentativos do caldo da cana-de-açúcar, tornando o biodiesel etílico um produto em potencial. A produção de biodiesel pela rota etílica apresenta algumas dificuldades relacionadas à separação de fases, devido à restrição de solubilidade mútua entre o óleo vegetal e o etanol, além de problemas relativos às etapas de purificação, em função da maior presença de etanol em ambas as fases e a formação de ponto de azeotropia homogêneo entre etanol e água, que impossibilita a desidratação do etanol em excesso por destilação convencional. Uma das possibilidades para produção de etanol anidro é a destilação extrativa, que emprega um solvente de baixa volatilidade para modificar a volatilidade relativa entre etanol e água. Os glicóis atendem a essa especificação, sendo o etileno glicol o mais usado industrialmente. Um dos produtos da reação de transesterificação de triacilgliceróis e etanol para a produção de biodiesel é o glicerol e, portanto, este subproduto poderia ser utilizado internamente como solvente na destilação extrativa para desidratação de etanol, garantindo sua reutilização dentro da mesma unidade industrial. Alguns problemas estão relacionados ao uso direto do glicerol residual, sendo um deles a sua pureza, principalmente devido à presença de íons provenientes do catalisador, que associados ao uso de altas temperaturas na coluna de destilação, podem acelerar a sua degradação. A produção de biodiesel por rota enzimática, por sua vez, é foco de uma das linhas do projeto temático. Espera-se que esse subproduto tenha menor quantidade de contaminantes, mas ainda assim deve ser caracterizado e testado quanto a sua estabilidade térmica. Por outro lado, a integração das unidades produtoras de biodiesel e de bioetanol precisa ser cuidadosamente analisada: a utilização de glicerol residual para desidratação da corrente de etanol produzido da unidade 1G-2G implicará dimensionamento de colunas de maior porte. A integração entre o reciclo de etanol do reator de transesterificação (por catálise básica convencional ou por rota enzimática), que deve ser purificado, e a corrente de produção de etanol anidro do setor 1G-2G deve ser estudada. Todos esses aspectos ainda são inéditos na literatura. O foco do trabalho inclui, assim, tanto a unidade autônoma de biodiesel etílico como a biorrefinaria integrada biodiesel-bioetanol. Novamente, em todos os casos será aplicada a metodologia de análise técnico-econômica reversa utilizada sistematicamente no projeto temático. (AU)

Publicações científicas (5)
(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)
FRAGA, SARA; GONCALVES, DANIEL; NASARIO, FABIO; PEREIRA, ERICSEM; PONTES, PAULA; RIBAS, LARISA; BARBEIRO, LILIAN BOZZI; DE ALMEIDA MEIRELLES, ANTONIO JOSE; CABRAL, FERNANDO; SAMPAIO, KLICIA ARAUJO. Sequential high-pressure extraction of caffeine and bioactive compounds from caferana seeds (Bunchosia glandulifera). JOURNAL OF SUPERCRITICAL FLUIDS, v. 165, NOV 1 2020. Citações Web of Science: 0.
GONCALVES, DANIEL; PANZARIN, CAMILA; GONCALVES, CINTIA BERNARDO; DA COSTA RODRIGUES, CHRISTIANNE ELISABETE. Liquid-liquid equilibrium of rosemary model essential oil (alpha-pinene plus eucalyptol plus camphor) and solvent (ethanol plus water) at room conditions. Fluid Phase Equilibria, v. 521, OCT 15 2020. Citações Web of Science: 0.
SAMPAIO NETO, OSCAR ZALLA; GONCALVES, DANIEL; BERGARA, SELMA DE FREITAS; CALDAS BATISTA, EDUARDO AUGUSTO; DE ALMEIDA MEIRELLES, ANTONIO JOSE. Oil extraction from semi-defatted babassu bagasse with ethanol: Liquid-liquid equilibrium and solid-liquid extraction in a single stage. Journal of Food Engineering, v. 276, JUL 2020. Citações Web of Science: 0.
SHIOZAWA, SIMONE; GONCALVES, DANIEL; FERREIRA, MARCELA C.; MEIRELLES, ANTONIO J. A.; BATISTA, EDUARDO A. C. Liquid-liquid equilibrium data and thermodynamic modeling of systems involved in the biodiesel production in terms of acylglycerols, free fatty acids, ethyl esters, and ethanol at 303.2 and 318.2 K and local pressure. Fluid Phase Equilibria, v. 507, MAR 1 2020. Citações Web of Science: 0.
SHIOZAWA, SIMONE; FERREIRA, MARCELA C.; GONCALVES, DANIEL; MEIRELLES, ANTONIO J. A.; BATISTA, EDUARDO A. C. Liquid-Liquid Equilibrium Data for Systems Involving Triacylglycerols from (Soybean, Cottonseed, or Rice Bran) Oil plus Partial Acyiglycerols plus Anhydrous Ethanol at T=303.2 and 318.2 K. JOURNAL OF CHEMICAL AND ENGINEERING DATA, v. 64, n. 5, SI, p. 2153-2162, MAY 2019. Citações Web of Science: 0.

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