Etanol de 2ª. Geração desafios para instrumentação e automação. Cristina Maria Monteiro Machado Embrapa Agroenergia

Transcrição

1 Etanol de 2ª. Geração desafios para instrumentação e automação Cristina Maria Monteiro Machado Embrapa Agroenergia São Carlos, 28/nov/2008

2 Escopo de Atuação da Embrapa Agroenergia Dados Básicos: Unidade Descentralizada (UD) temática de PD&I da Embrapa Data de criação: 24 de maio de 2006 Início de atividades: Janeiro de 2007 Quadro previsto: 160 empregados (45-50 pesquisadores) Localização: Brasília DF Funções: 1) coordenação das ações de P&D no tema agroenergia 2 ) execução de ações de P&D

3 Saltos de competitividade em Agroenergia Plataformas: 3 vertentes principais:. Desenvolvimento de Tecnologia Agronômica (sistemas de produção sustentáveis). Desenvolvimento de Tecnologia Industrial (processos de eficiência de conversão). Estudos transversais (ambientais, sócio-econômicos, mercado, gestão, políticas públicas)

4 Plataforma de Agroenergia da Embrapa Biodiesel Etanol Lignocelulósico Florestas Energéticas Cana-deaçúcar Fontes Alternativas

5 Plataforma de Agroenergia da Embrapa Projeto Cana-de-açúcar (iniciado em 2006)

6 Plataforma de Agroenergia da Embrapa Etanol de materiais lignocelulósicos Gestão da Plataforma Caracterização e seleção de biomassa lignocelulósica Prospecção e seleção de microrganismos Genética molecular de gramíneas e microrganismos Processos de conversão Fontes alternativas de biomassa e rotas tecnológicas para a produção sustentável de etanol de materiais lignocelulósicos

7 Produção de etanol a partir de biomassa lignocelulósica

8 Desafios para instrumentação e automação Dois focos: Complementares (não excludentes) Processo desenvolvido Desenvolvimentos do processo

9 Engenharia da matéria-prima Biologia Energética Parede celular das plantas - mistura complexa e dinâmica de componentes Milhares de genes participam na síntese, disposição e função das paredes celulares, Poucos foram identificados e suas enzimas correspondentes são ainda menos conhecidas. Como os polissacarídeos e a lignina são sintetizados? Como a composição celular é regulada e como sua composição se relaciona às funções da parede celular? Desenvolvimento de espécies que possuam, além de composição da parede celular desejável, alta produtividade em sistema de produção sustentáveis.

10 Desconstrução da parede celular pré tratamento O conhecimento dos mecanismos de quebra da parede desenvolvimento de processos mais eficientes e econômicos de pré-tratamento termoquímico e de hidrólise enzimática. Técnicas avançadas de microscopia caracterização da parede celular in natura e após tratamentos físicos, químicos e enzimáticos Conhecer-se a interação da lignina com os outros polímeros da parede celular, enquanto é feita a desconstrução da parede celular durante o processo de pré-tratamento. Enzimas

11 Processo Fermentativo Pré-tratamento da lignocelulose para produzir hidrolisados produz grande número de produtos paralelos (acetato, furfural e lignina) que afetam significativamente o crescimento dos microrganismos e reduzem o metabolismo de açúcares e a concentração final de etanol. Identificação/desenvolvimento de microrganismos resistentes às características da matéria prima capazes de fermentar pentoses e hexoses Estudo de sistemas biológicos avançados para a biotransformação da biomassa Isolamento e caracterização genômica e proteômica de microorganismos Desenvolvimento de estratégias fermentativas

12 Modelagem computacional e integração do processo Para determinar os requisitos e alternativas o processo da pesquisa biomassa-biocombustíveis em uma biorefinaria integrada. Processos fermentativos Maior eficiência (maior consumo de substrato em menor tempo e maior conversão) Nem sempre é o mais viável Processo lignocelulósico outras parâmetros a serem determinados

13 Desafios Instrumentação e Automação Análise apropriada da biomassa Na maior parte dos casos, não há disponibilidade de métodos analíticos de substratos que demonstram a eficácia necessária. Os métodos analíticos utilizados atualmente são lentos e caros para screening em alta escala. Identificação e caracterização de proteínas e complexos protéicos Melhora/adequação de sistemas de espectroscopia para melhorar a ionização dos peptídeos, aumentar a resolução, quantificar as proteínas em misturas complexas e ampliar o espectro de detecção. Micro(nano)tecnologias para screening da produção de proteínas, Ferramentas de bioinformática para analisar dados de proteômica

14 Desafios Instrumentação e Automação Desenvolvimento de diferentes técnicas de análise de alto desempenho (high throughput analysis HTP) Novas técnicas de homogeneização e redução do tamanho de partícula de amostras de biomassa sem degradação estrutural ou química para o uso de sistemas automatizados ou robotizados para análise; Adaptação de módulos, equipamentos e acessórios para as técnicas analíticas já existentes, Técnicas de análise multivariada para integração e validação de dados de diferentes métodos analíticos; Controle dos sistemas analíticos de alta performance e determinação da estratégia de produção. Sistemas de imagem e caracterização.

15 MUITO OBRIGADA!! Cristina Maria Monteiro Machado (