Integração das análises de fluxo metabólico e técnico-econômica-ambiental para otimização da produção de bioetanol por fermentação extrativa

• Processo: 24/02416-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2024
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2027
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Felipe Fernando Furlan
• Beneficiário: Gabriel Baioni e Silva
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Otimização de processos Produção de etanol
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise de fluxo metabólico dinâmico | fermentação extrativa | Metamodelos | Otimização de Processos | Produção de etanol | Simulação e Controle de Processos Químicos

Resumo

Nas últimas décadas, os biocombustíveis surgiram como alternativas aos combustíveis fósseis, visando mitigar desafios globais relacionados à segurança energética e às emissões de gases de efeito estufa. No Brasil, a obrigatoriedade da mistura do etanol anidro na gasolina impulsionou consideravelmente a produção e o uso desse biocombustível, contribuindo para a redução das emissões. Apesar das vantagens ambientais, a produção de etanol enfrenta desafios, como a inibição do crescimento microbiano decorrente das altas concentrações de etanol. A fermentação extrativa surge como uma abordagem promissora para otimizar a produção, permitindo a remoção contínua do etanol durante o processo e reduzindo seu efeito inibidor. Este estudo visa investigar estratégias de controle ótimo da fermentação extrativa, considerando aspectos técnico-econômicos e ambientais da operação do processo industrial. A metodologia envolve a coleta e validação de parâmetros cinéticos iniciais, a elaboração de um metamodelo da análise técnico-econômica e ambiental de uma usina padrão, a implementação de um modelo de fluxo metabólico dinâmico e a integração dos modelos para a otimização do processo. Os modelos desenvolvidos gerarão indicadores técnicos, econômicos e ambientais para determinar condições ideais de operação. Isso incluirá a avaliação do rendimento do processo, fornecendo uma visão detalhada do desempenho da fermentação extrativa. Indicadores econômicos como o Valor Presente Líquido (VPL) e a Taxa Interna de Retorno (TIR) serão calculados para determinar a viabilidade econômica do processo. A análise de ciclo de vida será realizada para avaliar os impactos ambientais. A integração dos indicadores com técnicas de otimização permitirá estimar condições ótimas de operação, visando a maximização de indicadores econômicos. Os resultados serão validados experimentalmente, fornecendo perspectivas para o aprimoramento do processo, tornando-o mais eficiente e sustentável.