Geração de microbolhas em biorreatores pneumáticos: aplicação na fermentação alcoólica extrativa utilizando dióxido de carbono como gás de arraste

• Processo: 18/24460-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Operações Industriais e Equipamentos para Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Alberto Colli Badino Junior
• Beneficiário: Rauber Daniel Pereira
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/06659-0 - Caracterização de um novo gerador de bolhas finas para aplicação em bioprocessos, BE.EP.DR
• Assunto(s): Engenharia bioquímica Reatores biológicos Etanol Fermentação alcoólica Microbolhas Dióxido de carbono
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biorreator Pneumático | Etanol | Fermentação alcóólica extrativa | Microbolhas | Engenharia Bioquímica

Resumo

A geração de microbolhas tem recebido crescente interesse científico e tecnológico. As microbolhas são responsáveis por aumentar a eficiência da transferência de massa em dispersões gás-líquido e, desta forma, seu uso é indicado em diversos processos tanto em pequena escala quanto industriais. Todavia, a aplicação de microbolhas no processo de fermentação alcóolica extrativa com arraste de etanol por CO2 (stripping) é ainda inexplorada. Nesse processo integrado, CO2 é introduzido no reator para remover parte do etanol do caldo fermentação e minimizar a inibição da atividade microbiológica pelo produto. Aumentos significativos de produtividade de etanol foram alcançados nesse sistema com vazões específicas de gás próximas a 2,5 vvm, as quais, no entanto, são impraticáveis em escala industrial, onde as dornas possuem milhares de litros. O uso de microbolhas é uma maneira de reduzir a vazão específica de gás necessária e, com isso, contribuir para viabilização operacional do processo. Nesse contexto, são propostos os seguintes objetivos: (i) construir e caracterizar o oscilador fluídico para a geração de microbolhas; (ii) desenvolver um sistema inovador de geração de microbolhas e compará-lo ao oscilador fluídico; (iii) estudar e avaliar a melhor configuração de aspersor para a geração das microbolhas em ambos os sistemas; (iv) avaliar o melhor sistema de geração de microbolhas no processo de fermentação alcóolica extrativa empregando CO2 como gás de arraste. Serão realizados testes com microbolhas no biorreator coluna de bolhas empregando diferentes misturas etanol-água e condições operacionais. Por fim, o melhor sistema e as condições de operação mais adequadas serão empregados no processo de fermentação alcóolica extrativa. Este projeto contribuirá para o desenvolvimento de biorreatores não convencionais com elevada capacidade de transferência de massa, bem como tornar o processo de fermentação alcoólica extrativa com remoção de etanol por CO2 mais eficiente. (AU)

Publicações científicas

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PEREIRA, RAUBER D.; ALMEIDA, LETICIA P.; SOUSA, MARINA D. B.; BUFFO, MARIANE M.; VELOSO, IVAN I. K.; SILVA, KAIO C. R.; CRUZ, ANTONIO J. G.; BADINO, ALBERTO C.. . CHEMICAL ENGINEERING AND PROCESSING, v. 205, p. 17-pg., 2024-10-03. (21/06659-0, 18/24460-4)

PEREIRA, RAUBER D.; BADINO, ALBERTO C.; CRUZ, ANTONIO J. G.. . ENERGY & FUELS, v. 34, n. 4, p. 4670-4677, APR 16 2020. (18/11405-5, 18/24460-4)

SILVA, A. C. B.; ESPERANCA, M. N.; PEREIRA, R. D.; BADINO, A. C.; BETTEGA, R.. . Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 45, n. 10, p. 9-pg., 2023-10-01. (18/24460-4)