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Desenvolvimento de processo e avaliação técnico-econômica da produção de butanol lignocelulósico via fermentação IBE (Isopropanol-Butanol-Etanol)

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Autor(es):
Ercília Regina Silva Dantas
Número total de Autores: 1
Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
Data de defesa:
Orientador: Adriano Pinto Mariano
Resumo

O n-butanol de origem verde pode ser produzido via fermentação ABE (acetona-butanol-etanol) ou IBE (isopropanol-butanol-etanol) através de bactérias do gênero Clostridium; no entanto, ambos os processos enfrentam dificuldades para estabelecer a competitividade de produção. Destaca-se a inibição dos microrganismos pelos produtos como um dos principais obstáculos. De fato, essa problemática é ainda mais crítica na fermentação IBE, cujos valores de conversão de açúcares (59%), produtividade de butanol (0,13 g/L?h) e rendimento de butanol (0,17 g/g) são inferiores ao desempenho da rota de fermentação ABE. A fim de mitigar os efeitos de inibição das células causado pelos solventes, o método de recuperação dos produtos in situ via separação a vácuo foi aplicado sob a configuração de "fermentação flash". Além disso, desenvolveu-se um caso hipotético de modificação genética e seus desdobramentos no desempenho das tecnologias de fermentação convencional batelada e "fermentação flash" foram verificados. O principal objetivo foi o desenvolvimento e a avaliação técnico-econômica de um processo de tecnologia avançada para produção de n-butanol lignocelulósico via fermentação IBE. Para tal, os estudos foram conduzidos através de simulações computacionais que permitiram determinar condições operacionais ótimas da "fermentação flash" para máxima produtividade de IBE ou mínima taxa de vaporização no tanque flash, além de alimentarem as análises econômicas de distintas estratégias de negócio. Por fim, observou-se que a tecnologia de "fermentação flash" promoveu caldos menos diluídos em produtos e aumento da produtividade, cuja condição ótima de minimização da quantidade de caldo vaporizado no tanque flash demonstrou ganhos de eficiência energética com aumento de produtividade de ~10 vezes em relação à tecnologia batelada (2,0 contra 0,2 g/L?h). O uso isolado da técnica de "fermentação flash" torna a produção de butanol via fermentação IBE economicamente viável com valor liquido presente superior a 90 milhões de dólares, mas a associação dessa técnica com caso hipotético de modificação genética conferiu ao processo IBE maior competitividade, alcançando valor líquido presente de 146 milhões de dólares e taxa interna de retorno superior a 23% (AU)

Processo FAPESP: 16/08791-5 - Desenvolvimento de processo e avaliação técnico-econômica da produção de butanol lignocelulósico via fermentação ibe (isopropanol-butanol-etanol)
Beneficiário:Ercília Regina Silva Dantas
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Mestrado