Automação de Biorrefinarias de Etanol de 2ª Geração. Tecnologias e Desafios na Produção de Biocombustíveis

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1 Automação de Biorrefinarias de Etanol de 2ª Geração Tecnologias e Desafios na Produção de Biocombustíveis

2 CONCEITOS 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 2

3 Introdução As usinas Sucroenergéticas nasceram como uma indústria química, mas na verdade são uma indústria biotecnológica. A adoção da rota biotecnológica constitui o próximo ciclo tecnológico que permitirá ultrapassar os limites de eficiência atuais das usinas. 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 3

4 A Evolução Tecnológica VALSECHI, A.O. Produção de açúcar e etanol com cana-de-açúcar. Sertãozinho,2009. Aula de MBA UNICEISE/FUNDACE. 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 4

5 Produção de cana: adubos, controles de pragas, simbioses produtivas; Corte asséptico; Tratamento do caldo; Fermentação do caldo para etanol e outros bioquímicos ; Fermentação da celulose; Área Potencias de Aplicação Tratamento da vinhaça; Consorcio de outros cultivares (biomassas): sorgo, microalgas, etc. 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 5

6 Conceito de Bio - Tecnologia BIO Vida BIOPROCESSOS Utilização de Seres Vivos como Operações Unitária Ex. Fermentação Alcoólica Leveduras 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 6

7 Combustível de 2ª Geração 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 7

8 Etanol de 2ª Geração 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 8

9 Evolução da Automação 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 9

10 A Demanda do Etanol 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 10

11 Rotas de Produção 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 11

12 Custos de Produção 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 12

13 Produção de Etanol 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 13

14 Produção do Biocombustível 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 14

15 Transformação Enzimática 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 15

16 Desafios Controlar a contaminação das leveduras Medir grandezas em Biorreatores Controlar Bioprocesso Não Lineares 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 16

17 TECNOLOGIAS 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 17

18 Contaminação Quanto maior a contaminação, maior a energia para tratar Logo aumenta a Perca Baixa Eficiência Energética O Tempo é o maior Inimigo 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 18

19 Como é Feito o Controle Hoje da Contaminação 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 19

20 Novo Conceito de Medição 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 20

21 Instrumentação Analítica 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 21

22 Biomedição nos Biorreatores Importante: Grande Interferência nas Medidas - Calor no Processo biorreativo através da respiração dos microorganismos. Grandezas Analíticas Umidade O 2 CO 2 ph o C Ácido Lático Descritivo Básico Encontrado na Amostra Quantidade de Água Quantidade de Oxigênio Molecular Quantidade de Dióxido de Carbono Medida de Acidez, Neutralidade ou Alcalinidade Grau Alcoólico Porcentagem de Álcool na Carga Medição do Ácido Orgânico para Obtenção do Nível de Contaminação (bastonetes/ml) 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 22

23 Softsensores ou Sensores Virtuais Medição de Grandezas Não Lineares para Controle (modelagem) Dificuldades de Medições Físicas no Processo (inferência) 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 23

24 Controle Avançado APC (Advanced Process Control) Ferramenta para Completar solução de Controles Complexos e/ou Otimizados 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 24

25 SOLUÇÃO 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 25

26 Solução Proposta Implantação de Biocontrole em Biorrefinaria Tecnologias Utilizadas Medição Analítica (Foco em Contaminação) Medição Analítica (Foco em Criação de Modelo Softsensores) Controle Avançado de Processos (Foco em Eficiência Energética) 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 26

27 Medindo da Contaminação 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 27

28 Medição Analítica 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 28

29 Modelo (Contaminação + Analítico + Softsensor + APC) 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 29

30 Arquitetura 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 30

31 Resultado 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 31

32 Conclusão A necessidade do aumento da produção de etanol é um fato e a rota da biorrefinaria já é uma realidade (investimentos) Uma nova fronteira de abre frente aos desafios para o controle operacional, já falamos em bioautomação, biocontrole, bioinstrumentação Uma nova automação se abre para ganhos de eficiência energética nas usinas do futuro, como será nossa automação em 2030? 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 32

33 Wander Ribeiro Especialista em Biotecnologia Márcio Venturelli Especialista em Automação da Produção 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 33

34 Bibliografia BIBLIOGRAFIA BARCZA, M. V. Processos Unitários Orgânicos: Hidrólise. Lorena, SP. EEL USP,8p Disponível em: Acesso em: 05 de mai de BIOMINAS Diagnóstico BIOTECNOLOGIA, Belo Horizonte. MG, FIEMG / IEL, 74p., Disponível em: riabiotecnologiaemmg02004.pdf. Acesso em: 5 de mai de Disponível em: Acesso: 5 de mai de BORGES, Fernanda Cabral Proposta de um Modelo Conceitual de Biorrefinaria com Estrutura Descentralizada CASILLO, Danielle Simone da Silva Controle Preditivo Não Linear Baseado no Modelo Hammestein com Prova de Estabilidade -Unif. Fed. Rio Grande Norte ECOFYS.Bioenergia Manual sobre Tecnologias, Projetos e Instalações DGS FARINAS, Cristiane Sanches Etanol de 2ª geração Desafios da Instrumentação e Automação Embrapa, FILHO, Constantino Seixas Sensores Virtuais Revista Intech 123, Edição RODRIGUES, José Augusto Do Engenho a Biorrefinaria Instituto de Química da Universidade de Campinas KRONKA, Eloisa Mocheuti: Biotecnologia Industrial Controle de Contaminação Apresentação, SALAU, Nina Paula Gonçalves Bioenergia Oportunidades e Desafios na Produção de Pequena Escala Unif. Federal de Santa Maria VALSECHI, O. A. Efeito da radiação de micro-ondas sobre LactobacillisFermentum; Linhagens: CCT 41,43, CCT4144, CCT 4145, CCT 4146 e FT038B. Tese de doutorado, Instituto de Biocências de Rio Claro, Universidade Estadual Paulista, Rio Claro, VILACAMPA, MAMMOLI E BREBBIA Energy andsustainability III WITEPress /08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 34

35 Agradecimento Especial EMPRESA ALSUKKAR ELOISA KRONKA RENNE TAKAO 28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética R3 35