Process development for sugarcane conversion to ethyl levulinate: a route for a viable biodiesel additive

Autor(es)

Jean Felipe Leal Silva

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2018-07-30

Membros da banca

Rubens Maciel Filho; Marija Tasic; Luís Fernando Mercier Franco

• Orientador: Rubens Maciel Filho

Resumo

Levulinato de etila é um derivado do ácido levulínico com potencial para ser utilizado num futuro próximo como um aditivo de diesel e biodiesel devido às suas características únicas, como alto teor de oxigênio e origem renovável. Ele é obtido da esterificação do etanol com ácido levulínico, sendo o segundo um produto da hidrólise de hexoses. Porém, a produção em larga escala do levulinato de etila não é possível atualmente devido a barreiras tecnológicas. O objetivo deste projeto de mestrado foi propor e investigar um processo de hidrólise de biomassa com foco na produção de ácido levulínico e a sua posterior conversão a levulinato de etila, levando em conta os fatores econômicos que são mais importantes na redução dos custos de produção. Uma revisão de possíveis rotas já exploradas na literatura demonstrou o grande potencial em produzir levulinato de etila a partir de bagaço de cana-de-açúcar no Brasil. Ao longo do projeto, várias etapas foram estudadas individualmente de modo a complementar lacunas existentes para simular o processo de produção do levulinato de etila. Finalmente, de posse destes resultados, este trabalho apresenta a simulação de uma biorrefinaria e a otimização de parâmetros operacionais para minimizar o custo de produção do levulinato de etila. Foi demonstrado que a carga de sólidos na hidrólise é o principal fator impactante no custo de produção de levulinato de etila, uma vez que ela eleva a concentração final de ácido levulínico no hidrolisado. Também foi demonstrado que é possível obter levulinato de etila a um custo equivalente a aproximadamente metade do valor atual de diesel com baixo teor de enxofre. Condições que levam à redução no custo de produção do levulinato de etila incluem a hidrólise em condições menos severas (menor carga de catalisador e menor temperatura), mesmo que este cenário não represente a melhor seletividade possível. Outro fator fundamental para o sucesso econômico do processo consiste em remover grande parte das hemiceluloses em etapa anterior à hidrólise da celulose. A análise de risco da biorefinaria otimizada em comparação com um projeto de produção de eletricidade a partir do bagaço de cana demonstrou que a produção de químicos derivados de biomassa como furfural, levulinato de etila e ácido fórmico representa um investimento menos arriscado e mais rentável do que a produção de eletricidade, considerando que a questão de operabilidade do reator não represente um empecilho para o desenvolvimento do projeto. Finalmente, os resultados demonstram a viabilidade da produção de levulinato de etila a partir do bagaço de cana e apresentam um melhor entendimento dos fatores que impactam a rentabilidade de processo. Portanto, estas observações servirão como ferramenta para outros pesquisadores da área direcionarem melhor as suas pesquisas em escala de bancada (AU)

• Processo FAPESP: 16/10450-1 - Desenvolvimento do processo de conversão de cana-de-açúcar a levulinato de etila: uma rota para um aditivo de biodiesel viável
• Beneficiário: Jean Felipe Leal Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado