Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não-equilíbrio

• Processo: 19/24071-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2020
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Operações Industriais e Equipamentos para Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Maria Regina Wolf Maciel
• Beneficiário: Michelli Fontana
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/20630-4 - Desenvolvimento integrado de biorrefinaria e planta de bioetanol de cana-de-açúcar com emissão zero de CO2: rotas para converter recursos renováveis em bioprodutos e bioeletricidade, AP.TEM
• Assunto(s): Bioetanol Cana-de-açúcar Destilação Cadeia produtiva
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioetanol | cana-de-açúcar | Destilação | modelagem de não-equilíbrio | Produção e purificação de bioetanol

Resumo

O bioetanol é um biocombustível automotivo renovável com grande potencial para a substituição e/ou adição aos combustíveis fósseis como a gasolina. Por isso, a busca por processos de produção mais eficientes energeticamente é constante, a fim de garantir o melhor desempenho de sua cadeia produtiva. No Brasil, a produção do bioetanol utiliza como matéria prima a cana-de-açúcar, que é processada por etapas de tratamento, fermentação e, por fim, destilação. Para se obter o bioetanol em pureza de acordo com os parâmetros legais de aplicação como aditivo à gasolina, é necessário aplicar processos mais complexos de destilação, isso porque a mistura de bioetanol com água forma azeótropo, o que implica na dificuldade de separá-los por meio da destilação convencional. Por outro lado, os processos convencionais para separação do bioetanol como combustível também precisam ser operados com alto desempenho. O objetivo desse estudo é apresentar avaliações técnica e energética a respeito dos processos convencionais, complexos e híbridos de separação e purificação de bioetanol de primeira e de segunda gerações. Os processos de destilação convencional, de múltiplos efeitos e extrativa serão simulados no Aspen Plus®, Rate Based Model, e a etapa de adsorção no Aspen AdsorptionTM, focando-se em otimizar a eficiência energética do processo e também em reduzir o efluente gerado, a vinhaça, além de serem avaliados os diferentes graus de pureza em cada processo. Será feita uma análise comparativa a respeito do desempenho de cada processo e dos custos energéticos e de capital para que seja verificada qual a melhor rota para se purificar o bioetanol, utilizando-se de modelos dos mais realistas hoje presentes na literatura aberta, modelos de estágios de não equilíbrio. Este trabalho é inédito e, assim, trará uma importante contribuição à área. (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)

FONTANA, MICHELLI; MARCHESAN, ANDRESSA NEVES; FILHO, RUBENS MACIEL; MACIEL, MARIA REGINA WOLF. Extractive distillation to produce anhydrous bioethanol with choline chloride with urea (1:2) as a solvent: a comparative evaluation of the equilibrium and the rate-based models. CHEMICAL ENGINEERING AND PROCESSING, v. 168, NOV 2021. (19/24071-0, 15/20630-4)

KHOURI, NADIA G.; FONTANA, MICHELLI; DIAS, IGOR L. R.; MACIEL, MARIA R. W.; MACIEL FILHO, RUBENS; MARIANO, ADRIANO P.. Chemical Engineering Teaching in COVID-19 Times: Successfully Adapting a Capstone Design Course to a Remote Format. Journal of Chemical Education, v. 98, n. 12, p. 3794-3803, DEC 14 2021. (19/03019-0, 19/24071-0, 15/20630-4)

Publicações acadêmicas

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

FONTANA, Michelli. Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio. 2021. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química Campinas, SP.