Desenvolvimento de um ambiente integrado para simulação e otimização estática da produção de etanol a partir do bagaço de cana-de-açúcar por rota bioquímica

Resumo

A Engenharia de Bioprocessos e Sistemas (EBS) pode ser uma ferramenta importante para o desenvolvimento de processos de produção de etanol a partir de materiais lignocelulósicos. Tais processos possuem grande complexidade, tanto pela quantidade de rotas alternativas que devem ser avaliadas - pois esta é uma tecnologia ainda não consolidada - quanto pela complexidade do substrato empregado e das reações envolvidas. A isso, somam-se questões econômicas e ambientais, que devem ser levadas em consideração durante seu desenvolvimento, pois o problema da sustentabilidade é fator primordial na definição de novas matrizes energéticas nos tempos atuais. No caso específico da produção de etanol a partir do bagaço de cana-de-açúcar, a EBS tem papel fundamental tanto no estudo de cada etapa em separado (pré-tratamento, hidrólise e fermentação, separação e purificação) quanto na integração eficiente entre estas. Para que essa tecnologia se consolide no mercado, não basta que possua um balanço de carbono positivo. Deve-se buscar garantir a viabilidade econômica do processo. Cria-se, assim, um complexo problema de otimização, envolvendo equações não-lineares sujeitas a restrições. A resolução deste sistema requer métodos matemáticos e ferramentas computacionais específicas, de modo que o desenvolvimento de um software que os agrupe em um ambiente amigável se mostra de grande interesse.Assim, este projeto propõe o desenvolvimento, implementação e validação de uma primeira versão de um ambiente integrado para simulação, otimização estacionária e avaliação econômica do processo de produção de etanol a partir do bagaço de cana-de-açúcar. Como estudo de caso, optou-se pela rota enzimática, para a etapa de hidrólise, e a fermentação empregará a levedura S. cerevisiae.Este trabalho está inserido no projeto temático do programa BIOEN da FAPESP, BIOPROCESS SYSTEMS ENGINEERING (BSE) APPLIED TO THE PRODUCTION OF BIOETHANOL FROM SUGARCANE BAGASSE, recentemente aprovado pela FAPESP (proc. 2008/56246-0). Desta forma, o mestrando irá interagir com diversos grupos, envolvidos em ensaios experimentais que irão fornecer dados necessários para validação de modelos, ainda que, inicialmente, em escala de bancada. Além do Laboratório de Desenvolvimento e Automação de Bioprocessos (LaDABio) do Departamento de Engenharia Química da UFSCar, coordenado pelo Prof. Roberto de Campos Giordano, orientador desta dissertação e no qual este projeto será desenvolvido, contar-se-á com a colaboração do Laboratório de Engenharia dos Processos Enzimáticos (LabEnz), coordenado pela Profa. Raquel de Lima Camargo Giordano, também da UFSCar e do Laboratório de Bioprocessos da EMBRAPA Instrumentação Agropecuária, coordenado pela Dra. Cristiane Sanches Farinas. (AU)