P&D Petrobras - Etanol Utilizando Enzimas. Juliana Vaz Bevilaqua. Coordenadora de Gestão Tecnológica Petrobras Biocombustível S/A

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1 P&D Petrobras - Etanol Utilizando Enzimas Juliana Vaz Bevilaqua Coordenadora de Gestão Tecnológica Petrobras Biocombustível S/A Abril 2009

2 PETROBRAS EN NÚMEROS CONSOLIDADOS 2008* -Ingresos Operacionales Netos : US$ 127 billones - Ganancia Neta : US$ 18 billones - Inversiones : US$ 29 billones - Accionistas: Empleados: Reservas (SPE):15,1 billones de barriles de petróleo y gas equivalente (boe) - Producción diaria: barriles por día (bpd) de petróleo y LGN boe por día de gas natural - Refinerías: 15 - Carga fresca procesada: barriles por dia - Estaciones de Servicio: (5.998 Brasil y 487 Internacional) (*) incluye las actividades internacionales

3 CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESAROLLO - CENPES INFRAESTRUCTURA Área Construida: Cenpes m 2 Expansión m 2 Parque Tecnológico m 2

4 CENTRO DE I+D DE LA PETROBRAS Expansión (Enero/2009)

5 INTEGRACIÓN TECNOLÓGICA CENTRO I+D Modalidades: Contractos y acuerdos con Universidades y Centros de Investigación Redes de Excelencia Más de 120 Instituciones Brasileñas Modalidades: Proyectos de Clientes Múltiples Cooperación entre las Investigaciones Alianzas estratégicas Intercambio de tecnología Más de 70 Instituciones internacionales

6 CENPES ORGANIGRAMA Gerente Ejecutivo Gerente General I&D Exploración Equipo Gerente General I&D Producción Gerente General I&D Downstream Gerente General Ingeniería Básica Exploración y Producción Gerente General Ingeniería Básica Downstream Gas y Energía Gerente General I&D Gas, Energía y Desarrollo Sustentable Gerente General Gestión Tecnológica

7 PROGRAMAS TECNOLÓGICOS Nuevas Fronteras Aguas profundas Refino Innovación combustibles Energías renovables Gas natural Optimización & confiabilidad Crudo pesado Pre-sal Recuperación mejorada Transporte Modelado de cuencas Medio ambiente Cambios del Clima

8 GASTOS I+D R$ MM Ano Plano Producción Biocombustibles 3% Downstream 22% 43% Medio Ambiente 10% I+D Biocombustibles = US$ 530 MM Gas y Energía 4% Otros 4% Exploración 14% Fuente: PETROBRAS - Analisis Financeira e Estados Financieros

9 MAS IMPORTANTES PROYETOS EN I+D EN BIOCOMBUSTIBLES HBIO Hidrogeneración de aceite animal/vegetal Biodiesel Etanol no convencional Biocombustible Sintético (BTL)

10 CANA-DE DE-AÇÚCAR - ETANOL, AÇÚA ÇÚCAR E ENERGIA CO 2 Cana-de de-açucar CO 2 Petrobras P&D: aproveitamento de resíduos para etanol, gaseificação, etc... Bagaço CO 2 Fonte: Cortez (2005) Etanol Açucar Energia Elétrica

11 Etanol uso de amido Petrobras P&D: torta de mamona e outros resíduos Extraído de

12 TECNOLOGIAS PARA A PRODUÇÃO DE ETANOL MP SACARÍNEAS MP AMILÁCEAS MP LIGNOCELULÓSICAS RESÍDUO alimentação animal produção de energia EXTRAÇÃO sacarose glicose frutose lactose galactose Tecnologias maduras RESÍDUO alimentação animal produção de energia co 2 EXTRAÇÃO HIDRÓLISE DO AMIDO glicose FERMENTAÇÃO BATELADA BATELADA ALIMENTADA CONTÍNUA RECUPERAÇÃO DO PRODUTO xilose glicose PRÉ-TRATAMENTO: EXTRAÇÃO/HIDRÓLISE DA HEMICELULOSE ETANOL HIDRÓLISE DA CELULOSE LIGNINA produção de energia Tecnologia emergente DESTILAÇÃO EXTRAÇÃO POR SOLVENTE ADSORÇÃO Fonte: PEREIRA JR (1991) VINHOTO

13 Strategies for Ethanol Production from Lignocellulosics Hemicellulose Hydrolysis solids Enzyme Production Cellulose Enzymatic Hydrolysis cellulases SHF: Separate Hydrolysis & Fermentation CO 2 C6 Fermentation CO 2 Distillation ETHANOL soluble sugars C5 Fermentation STILLAGE SSF: Simultaneous Saccharification & Fermentation Hemicellulose Hydrolysis solids Enzyme Production cellulases Cellulose Enzymatic Hydrolysis C6 Fermentation CO 2 CO 2 Distillation ETHANOL soluble sugars C5 Fermentation STILLAGE

14 Strategies for Ethanol Production from Lignocellulosics SSCF: Simultaneous Saccharification & CoFermentation solids Enzyme Production cellulases CO 2 ETHANOL Hemicellulose Hydrolysis soluble sugars Cellulose Enzymatic Hydrolysis C5 & C6 Co-Fermentation Distillation CBP: Consolidated BioProcessing STILLAGE CO 2 ETHANOL Hemicellulose Hydrolysis solids soluble sugars Cellulase Production; Hydrolysis; C5 & C6 Co-Fermentation Distillation STILLAGE

15 AÇÃO SINÉRGICA DAS ENZIMAS CELULÁSICAS NA HIDRÓLISE DA CELULOSE A FIBRA CELULÓSICA COMPOSIÇÃO BÁSICA Celulose (40-60 %) Hemicelulose (20 40 %) Lignina (10 25%) Celulases: Endoglucanases Exoglucanases β-glicosidase

16 DESAFIOS PARA A UTILIZAÇÃO DE ENZIMAS NA CONVERSÃO DE MATERIAS LIGNOCELULÓSICOS Melhorar a eficiência hidrolítica enzimática adequando-a ao substrato utilizado para alcançar maior rendimento e produtividade do processo Redução do custo de enzimas celulásicas produção in situ? Exemplo de produção de enzimas in situ Empresa: IOGEN Fonte: (Bohlmann, 2006)

17 Mercado de Enzimas 2008 Market Share within Enzymes for Industrial Use Other 26% Novozymes 47% 2008 Novozymes Sales by Industry Microorganisms 5% Feed enzymes 9% Biopharma ingred. 3% Detergent Enzymes 31% DSM 6% Danisco 21% Biethanol enzymes = 18% Novozymes Revenue in 2008 Latin America 7% Food enzymes 22% 2008 Novozymes Sales by Region Asia Pacific 18% Europe/MEA 38% Technical enzymes 30% North America 37% Fonte:

18 Variação do preço da enzima para produção de Etanol de lignocelulose Fonte: Foust, 2006

19 Rota Tecnológica de Produção de Etanol Lignocelulósico da Petrobras Sacarificação e Fermentação Simultâneas lignina Lavagem de sólidos Sólido rico em celulose Celulases Bagaço de cana-deaçucar Pretratamento ácido Solução rica em açucares (pentose) Sacarificação e fermentação simultanea (Glicose) Destilação 220 L etanol/t de bagaço Fermentação Etanol

20 Exemplo de cinetica de produção de etanol SSF bagaço de cana Concentração (g/l) Pré-hidrólise Enzimática Celobiose Glicose Etanol Tempo (horas) Fonte: Petrobras, 2007

21 EFICIÊNCIA DO PROCESSO ETAPA Pretratamento Hemi => xilose Fermentação de xilose Xilose => etanol SSF Celulose => etanol CONVERSÃO % Dados experimentais CENPES laboratório e planta piloto

22 Parceria: UFRJ/UnB/UFAM Seleção de rotas tecnológicas Resultado em laboratório: 220 L de etanol /t de bagaço seco 2 Patentes do Processo Screening de microrganismos produtores de enzimas Rede Tecnológica de Bioprodutos criação de infraestrutura e P&D em Universidades

23 Projeto e construção de Planta Piloto (Bagaço de cana-de-açucar e torta de mamona) Mais de 80 ensaios na planta piloto usando bagaço Reprodução em planta piloto dos resultados de laboratório Avaliação de novas parcerias para acelerar desenvolvimento

24 OBRIGADA! Juliana Vaz Bevilaqua

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