VALORIZAÇÃO INTEGRAL DA BIOMASSA

Transcrição

1 VALORIZAÇÃO INTEGRAL DA BIOMASSA O conceito do uso de fontes renováveis está implicitamente conectado com a idéia de Valorização Integral, destacando a importância do uso completo do produto entregue pela natureza (agricultura)

2 Fotossíntese Consumidor CO 2 Resíduos Resíduos: coco, sisal, banana, abacaxi, etc.

3 Oportunidades de valorização de recursos agroflorestais Produção alimentar Produção biomateriais Produção biomoléculas Produção bioenergia Produção combustíveis Produção calor Produção eletricidade

4 Variáveis críticas Emprego Renda Uso do solo Logística de estocagem / transporte Infra-estrutura Desenvolvimento territorial / regional Competitividade Desafios Informação Mutação tecnológica Controle de riscos Ciclo de vida Comércio internacional Conquista da competitividade

5 Biomassa: Fonte Básica Biomateriais Biocombustíveis Energia Térmica e Elétrica Derivada de Biomassa Residual

6 Composição Típica da Biomassa Softwoods Hardwoods Cellulose (Chains of glucose sugar) 45% 25% Other 5% 25% Lignin Crop residues Hemicellulose (Chains of xylose and arabinose in hardwoods; mannose and xylose in softwoods) MSW

7 Aplicações Alimentares versus Não-Alimentares

8

9 Como substituir o petróleo como matéria - prima?

10 Árvores como Fábricas Químicas Possíveis rotas de química verde para exploração e valorização de metabólitos produzidos pelas árvores

11 Esquema de separação dos componentes da biomassa

12 Componentes extraídos dos FRUTOS e FOLHAGENS

13 Componentes extraídos das SEMENTES

14 Componentes extraídos da HEMICELULOSE

15 Componentes extraídos da CELULOSE

16 Componentes extraídos da LIGNINA

17 Composição de alguns Resíduos Lignocelulósicos

18 Hidrólise Enzimática da Celulose

19 Composição de Matérias-Primas Amiláceas

20 Hidrólise Enzimática do Amido

21 Composição de Matérias-Primas Sacaríneas

22 Composição de Matérias-Primas Proteicas

23 Hidrólise Enzimática da Proteína Exopeptidases - atuam somente nos finais das cadeias polipeptídicas na região N ou C terminal região amino terminal livre = aminopeptidases região carboxi terminal livre = carboxipeptidases Endopeptidases atuam preferencialmente nas regiões internas da cadeia polipeptídica, entre as regiões N e C terminal: Proteases de serina Proteases de treonina Proteases de cisteína Proteases de ácido aspártico Metaloproteases Proteases de ácido glutâmico

24 Biorrefinarias: Ferramenta de Integração para Valorização Total dos Resíduos

25 Resíduos da Viticultura

26 Soro de Queijo

27 Aproveitamento do coco verde: Transformando a ameaça dos resíduos em alternativas eco-eficientes Produção de mantas e telas para proteção do solo através do controle da erosão e na recuperação de áreas degradadas (fibra tecida em forma de manta biodegradável) Componente de substratos a base de turfa (alta capacidade de retenção de água, elevada aeração do sistema radicular, grande estabilidade dos valores de ph e condutividade elétrica do meio) Fonte de fibra celulósica na mescla de polpa para resistência e flexibilidade do papel (menor quantidade de polpas extraídas de madeiras como pinheiros e eucaliptos) Substrato na produção de enzimas por Fermentação no estado sólido (celulases, xilanases, pectinases e outras) Complementação alimentar animal após tratamento químico Em matrizes poliméricas (compósitos reforçados com fibras naturais: boa rigidez dielétrica, melhor resistência ao impacto e características de isolamento térmico e acústico) Construção civil (usada com cimento especial de baixo teor de alcalinidade)

28 Produção de Álcool a partir de Diferentes Fontes

29

30 Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol Transformações após o Protocolo de Kioto Composição da Cana de Açúcar após colheita: Açúcar: 12-18% Fibra: 12-14% (sem computar os resíduos de colheita) Cera 0,1-0,3% Cinza: 2-3% Conversão da sacarose da cana: Usina de açúcar Açúcar: Ethanol do melaço: Açúcar / Etanol (50/50) (Usina com Destilaria anexa) 120 kg/tc 7 L/TC Açúcar: Etanol: 67 kg/tc 42 L/TC Etanol (Destilaria Autônoma) Etanol: 85 L/TC

31 Bagaço de Cana BAGAÇO INTEGRAL FIBRA MEDULA CELULOSE % 46,6 47,7 41,2 HEMICELULOSE % 25,2 25,0 26,0 LIGNINA % 20,7 19,5 21,7 Bagaço excedente

32 Palha de Cana CELULOSE HEMICELULOSE LIGNINA OUTRAS MATÉRIAS ORGÂNICAS CINZA UMIDADE 45,1% 25,6% 12,7% 4,3% 8,0% 9,7%

33 Potencial de conversão do Bagaço em etanol Kg Kg litros hidrolise fermentação celulose 200 glicose 209 etanol 123 hemicelulose 158 lignina 100 xilose proteinas 17 arabinose 126 etanol 63 cinza 25 agua 500 total 186

34 Sucroquímica (açúcar, xarope e melaço) Frutoligosacarídeos Polihidroxibutirato(PHB) Ácido láctico e polilactinas Ácidos orgânicos: cítrico, glucónico, málico e itacónico (outros ácidos) Aminoácidos 1-3 propanodiol 2-3 butanodiol Xantana e Dextrana Esteres de sacarose Alcoolquímica (etanol) Rota fermentativa: Ácido acético Rota Química: - Etileno: polímeros - Aldeído: ácido acético, acetatos

35 Produtos a partir de bagaço (futuramente resíduos da colheita: pontas e folhas) Furfural, álcool furfurílico, resinas e derivados químicos a partir da rota do furfural xilose e xilitol hidrólise de bagaço para: hexoses fermenteciveis para etanol, Sucroquímica, HMF e derivados lignina e derivados de lignina papelão e celulose de bagaço aglomerados e MDF

36 Cera de Cana A cera apresenta os seguintes níveis de concentração dependendo do tipo de solo, da idade da cana, do tipo de colheita (cana queimada ou crua), dentre outros: cera recuperável na torta está próxima de 0,1% da cana entre 1,5 e 3,5 % na torta de filtro úmida; entre 5 e 15 % na torta de filtro seca; Utiliza-se o processo de extração com solvente Na cera de cana-de-açúcar estão presentes fitoesteróis e o policosanol (P.P.G), benéficos para a saúde.

37 Rotas para tratamento do vinhoto Recirculação na fermentação: Biostil e outros (dificuldades operacionais) Concentração por membranas (custo elevado) Concentração térmica (incrustações, consumo energético elevado) Biodigestão (baixa taxa de conversão, inibição pelo sulfato) Precipitação de sais (geração de resíduos sólidos) Combustão do vinhoto concentrado (custo elevado, fusão dos sais)