PRODUÇÃO DE ÁLCOOL: PESQUISA E DESENVOLVIMENTO. Centro de Tecnologia Copersucar. Jaime Finguerut.
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- Gabriella Ferreira de Mendonça
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1 PRODUÇÃO DE ÁLCOOL: PESQUISA E DESENVOLVIMENTO Centro de Tecnologia Copersucar Jaime Finguerut Jaime@copersucar.com.br
2 PRODUÇÃO DE ÁLCOOL BRASIL: ~12.5 x 10 6 m 3 / ano ~ 300 usinas COPERSUCAR: ~2.5 x 10 6 m 3 / ano 32 usinas
3 PRODUÇÃO BRASILEIRA Evolution of Brazilian Production of Cane, Sugar and Ethanol Cane x 10 3 (t) /71 72/73 74/75 76/77 78/79 80/81 82/83 84/85 86/87 88/89 90/91 92/93 94/95 96/97 98/99 00/01 02/03 Sugar (t ) and Ethanol (m3) x 10 3 Crop Season Cane Sugar Total Ethanol
4 PRODUÇÃO ANIDRO E HIDRATADO 3 m 3 Ethanol x Evolution of Brazilian Production Anhydrous and Hydrated Ethanol 70/71 72/73 74/75 76/77 78/79 80/81 82/83 84/85 86/87 88/89 90/91 92/93 94/95 96/97 98/99 00/01 02/03 Crop Season Anhydrous Hydrated
5 PROCESSO
6 PROCESSO Caracteristicas principais Produção Simultanea de álcool e açúcar Maior pureza no mosto Complementação Energética Alta eficiência e alto rendimento Baixo Custo em relação à outros países
7 FERMENTAÇÃO 85% (usinas) Batelada Alimentada com reciclo total do fermento 15% Fermentação Continua Multi-Estágios com reciclo total do fermento Leveduras selecionadas (análises de DNA)
8 Santa Adélia
9 São José da Estiva
10 Fed-Batch (Colorado)
11 FERMENTAÇÃO Parâmetros Principais: Teor alcoólico final: 9 ºGL (%vol) Teor de fermento final: 13% (~5x10 8 cells/ml) Tempo de Fermentação: 6-11h Produção média : 450 m 3 /dia Capacidade de Dornas: 3000 m 3 Rendimento (estequiom.): 91% Temperatura: 34-36ºC
12 Alternativas de Produção de Açúcar e Etanol (1 ton de cana) Somente Açúcar Açúcar: Etanol residual: 120 kg 7 l Açúcar / Etanol (50/50) Açúcar: Etanol: 67 kg 42 l Somente Etanol Etanol: 85 l
13 EVOLUÇÃO DA FERMENTAÇÃO Teor alcoólico final(%vol.) 9,5 9 8,5 %vol 8 7, Year
14 EVOLUÇÃO DA FERMENTAÇÃO Rendimento Fermentativo (esteq.)(%) (%) Year
15 EVOLUÇÃO DA FERMENTAÇÃO Tempo de Fermentação (h) (h) Year
16 EVOLUÇÃO DA FERMENTAÇÃO Teor Final de Fermento(%vol) (%vol) Year
17 EVOLUÇÃO DA FERMENTAÇÃO Tempo x Teor Fermento y = -0,8793x + 19,756 R 2 = 0, Tempo (h) Teor Fermento (%vol)
18 EVOLUÇÃO DA FERMENTAÇÃO Rendimento x Teor de Fermento y = 1,0769x + 77,681 R 2 = 0, Rendimento (% esteq.) Teor de Fermento (%vol)
19 DISTILLATION Consumo de vapor: 3-5 kg / l ethanol Rendimento: >99,9% Residuos: Vinhaça (12-15 l/l): recirculada como fertiirrigação no canavial Consumo de água: l / l ethanol (96 ºGL) l / l (anidro 99.2 ºGL) Desidratação: destilação azeotropica (ciclohexano) ou extrativa (monoetilenoglicol) ou peneiras moleculares
20 Destilação
21 Peneiras Moleculares
22 CONCLUSÕES Houve uma ótima evolução dos principais parâmetros operacionais da fermentação Processo batelada alimentada com reciclo total é uma ótima escolha: robusto flexível Relativamente fácil de ampliar e de melhorar
23 CONCLUSÕES Fermentação contínua: Mais Barata Mais fácil de operar Menos robusta Menos flexível
24 CONCLUSÕES Futuro: Processo mais padronizado: Matéria-prima padrão (tratamento do mosto) Controles mais efetivos (NIR laboratório e automáticosensor de floculação, bactérias, soft sensors) Maior robustez: menos infecção, maior facilidade em manter a levedura adequada no processo Maior rendimento Menos glicerol, menos reprodução, maior valor nos subprodutos (CO 2,levedura seca,vinhaça)
25 CONCLUSÕES Futuro: Novos Processos: Imobilização (pellets ou floculação): Custo do leito? Entressafra? Estabilidade do leito:» Contaminantes: leveduras e bactérias» Variações bruscas de vazão CO 2» Impurezas (sólidos)» Perdas de Fermento (por quebra do pellet)» Limites da produtividade: resfriamento
26 CONCLUSÕES Futuro: fermentação extrativa (economia de energia), Fermentação em alto Brix (alto teor alcoólico, economia de energia), outras matérias-primas Celulose / hemicelulose no bagaço e palha membranas (preparo do mosto, fermentação e destilação / desidratação)
27 CONCLUSÕES Futuro: Coprodutos (BIOREFINARIA): Plataforma bagaço (álcool, materiais de construção, papel, xilose / xilitol, lignina e seus derivados,etc.) Plataforma açúcar (outras fermentações como PHB - bioplasticos, ácidos orgânicos como cítrico, láctico - poliláctico e sucroquímica) Plataforma álcool (álcoolquímica e hidrogênio) Plataforma levedura (rações, alimentos funcionais, etc.) Plataforma cera-de-cana (cera, fármacos, alimentos funcionais) Plataforma CO2:bicarbonatos (adubos), fotossíntese, algas
CARACTERÍSTICAS USOS
Produção de Etanol CARACTERÍSTICAS líquido incolor cheiro característico, volátil, inflamável e solúvel em água ponto de ebulição: 78ºC baixo ponto de fusão: -144,1ºC USOS solvente na fabricação de tintas,
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