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

Autor(es)

Michelli Fontana

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2021-07-06

Membros da banca

Maria Regina Wolf Maciel; Patrícia Fazzio Martins Martinez; Tassia Lopes Junqueira

• Orientador: Maria Regina Wolf Maciel; Rubens Maciel Filho

Resumo

O bioetanol é um dos biocombustíveis automotivos de fonte renovável mais utilizados, com grande potencial para a substituição dos combustíveis fósseis como a gasolina ou também utilização como seu aditivo. Para se obter o bioetanol anidro em pureza de acordo com os parâmetros legais de aplicação como aditivo à gasolina é preciso aplicar processos mais complexos de separação. Isso é necessário, pois a mistura de bioetanol e água forma azeótropo, o que implica na dificuldade de separá-los por meio da destilação convencional. Além disso, os processos convencionais para separação do bioetanol hidratado também devem ser aprimorados para serem operados com alto desempenho. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar os processos de destilação convencional e duplo efeito para produção de bioetanol hidratado de primeira e de segunda gerações e os processos de destilação extrativa e adsorção por peneira molecular para produção de bioetanol anidro. Os processos foram avaliados por meio de simulações pelos modelos de estágios de equilíbrio e de não equilíbrio no simulador Aspen Plus®. As análises focaram na demanda energética dos processos, dimensionamento de equipamentos e, no caso do bioetanol hidratado, também foi avaliada a produção do subproduto vinhaça. Observou-se que o processo de destilação duplo efeito proporciona economia de energia em comparação com a destilação convencional para produção de bioetanol hidratado. Em contrapartida, a destilação duplo efeito demandou colunas com maior diâmetro, o que pode resultar em um custo com equipamentos mais alto. Já no caso da produção de bioetanol anidro, a utilização do solvente eutético profundo ChCl:Ureia (1:2) na destilação extrativa mostrou economia de energia em comparação ao solvente convencional etilenoglicol. Além disso, a operação com ChCl:Ureia (1:2) demandou menor quantidade de solvente no processo do que a operação com etilenoglicol. Comparando-se a destilação extrativa com a adsorção em peneira molecular, percebeu-se que a peneira molecular fornece baixa recuperação do etanol, porém este processo tem a vantagem de não requerer a adição de um solvente, o que pode ser um fator positivo para produção de etanol em aplicações que necessitam de elevado teor de pureza. Com relação aos modelos utilizados, observou-se que as análises conduzidas pelo modelo de estágios de não equilíbrio necessitaram de colunas com mais estágios de destilação do que as colunas avaliadas pelo modelo de estágios de equilíbrio e apresentaram maior consumo energético, o que já era esperado, pois o modelo de não equilíbrio pode fornecer uma predição mais realista das condições do processo (AU)

• Processo FAPESP: 19/24071-0 - Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não-equilíbrio
• Beneficiário: Michelli Fontana
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado