Smulação e estudo da ntegração de undades produtoras de etanol F. C. A. Mranda 1 ; M. C. S. Camelo 1 ; S. Lucena 1 1 Departamento de Engenhara Químca, Laboratóro de Controle e Otmzação de Processos, Unversdade Federal de Pernambuco, 50740-521, Recfe-PE, Brasl. flavnha.mranda@hotmal.com (Recebdo em 23 de julho de 2012; aceto em 23 de mao de 2013) Dados do balanço energétco braslero mostram que o etanol representou cerca de 4,7 % de toda a energa consumda no país no ano de 2011. Uma alternatva para aumentar a produção desse combustível e garantr a demanda nterna é a hdrólse de materas lgnocelulóscos. Vsando contrbur no desenvolvmento desse processo, este trabalho tem como proposta a construção de uma planta vrtual de produção de etanol por hdrólse do bagaço de cana de açúcar. Os resultados obtdos foram comparados com os de uma usna convenconal, e mostraram que a ntegração da hdrólse ao processo convenconal aumentou a produção de etanol em 26% em volume. Contudo este aumento na produção também ocasonou um maor consumo energétco para a usna. Palavras-chave: Bagaço de cana; Hdrólse; Etanol; Smulação. Smulaton and study of the ntegraton of unts to produce ethanol Dates from Brazlan energy balance show that ethanol accounted about 4.7% of all energy consumed n the country n 2011. An alternatve for ncreasng the producton of fuel and ensure the nternal demand s the hydrolyss of lgnocellulosc materals. Am to contrbute wth the development of ths process a vrtual plant to produce ethanol by hydrolyss of sugarcane bagasse was bult n ths paper. The results were compared wth those of a conventonal mll, and they show that the ntegraton of conventonal process wth the hydrolyss process ncreased the yeld at 26% ethanol by volume. However ths ncrease n the producton also led to greater energy consumpton for the plant. Keywords: Sugarcane bagasse; Hydrolyss; Ethanol; Smulaton. 1. INTRODUÇÃO Segundo dados do balanço energétco naconal [2], em 2011 cerca de 44% do total de energa produzda no país teve como orgem as fontes renováves, destacando-se o Brasl em relação aos demas países no uso dessas fontes energétcas, pos em 2011 apenas 13% da energa do mundal fo gerada por fontes renováves. Dentre essas fontes, a de maor utlzação no país fo o etanol, que representou 4,7% de toda a energa consumda no país no ano de 2011, representando um volume aproxmado de 23 mlhões de m 3. Parte do crescmento no consumo do etanol ocorre devdo ao mesmo ser um combustível mas lmpo quando comparado ao desel e a gasolna. A comparação mostra que o etanol apresenta baxa toxdade; não possu enxofre; tem menor reatvdade fotoquímca que os hdrocarbonetos presentes no desel e na gasolna, o que reduz as emssões de precursores de smog fotoquímco. Além dsso, o etanol quase não forma partculados devdo ao seu baxo teor de carbono, e pode ser utlzado como elevador de octanagem substtundo adtvos como o metl terc-butl éter (MTBE), etl terc-butl éter (ETBE), chumbo, e outros com emssões ndesejáves [6]. No Brasl, o etanol tem como prncpal matéra prma a cana-de-açúcar, tecnologa essa já consoldada. Mesmo assm, há uma prevsão de modestas reduções de custos com melhoras graduas da tecnologa atual em um horzonte de dez anos, como também a dfusão de
F. C. A. Mranda, M. C. S. Camelo & S. Lucena, Scenta Plena 9, 059910 (2013) 2 tecnologas exstentes para todo o setor. Deste modo, o setor ndustral deverá evolur de forma mas destacada, ncorporando tecnologas com maor dferencação e certamente com o desenvolvmento de novos produtos [6]. Uma alternatva para o maor desenvolvmento do setor é a produção de etanol a partr da hdrólse. A utlzação de materas lgnocelulóscos para produção do etanol é consderada como uma grande alternatva para o uso energétco da bomassa. Dferentes rotas químcas para a obtenção de etanol a partr da cana de açúcar foram estudadas [8]. Outro tpo de bomassa analsado é o resíduo de florestas de eucalpto, sendo o seu uso bastante promssor em regões que apresentam plantações comercas de eucalpto [7]. O bagaço de cana tem grande vantagem em relação às demas fontes de celulose por apresentar parte de seu tratamento realzado nas moendas [10]. Um processo de pré-tratamento do materal é necessáro para a remoção da lgnna e da hemcelulose, com a fnaldade de dmnur a crstalndade da celulose e assm aumentando a porosdade do materal, de manera a tornar a celulose susceptível a hdrólse [5]. Devdo à varedade de matéras-prmas, há também uma varedade de métodos utlzados no prétratamento, esses podendo ser físcos, químcos, bológcos e combnados. Em partcular, o prétratamento utlzando vapor d água, ácdo sulfúrco dluído, hdróxdo de amôno e hdróxdo de sódo tem emergdo dentre as opções mas promssoras [1]. Neste trabalho, fo proposta a construção de uma planta vrtual de produção de etanol com o auxílo do software HYSYS. Através das smulações realzadas fo possível determnar o consumo de nsumos e energa total para o sstema proposto. 2. METODOLOGIA As smulações das etapas do processo de produção de etanol foram realzadas utlzando o software Hysys. Ao modelar o processo fo desprezada a varação das propredades físcas dos equpamentos com o tempo, portanto o modelo resolvdo durante a smulação fo um modelo estaconáro da planta. A mplementação da planta vrtual do processo no smulador fo realzada de acordo com o fluxograma mostrado na Fgura 1. Defnr os componentes do processo Escolher os modelos termodnâmcos adequados Adconar as operações untáras Determnar as condções operaconas Implementar as reações envolvdas Construr e conectar as etapas do processo Fgura 1: Sequênca de passos para a mplementação do processo no smulador.
Na Fgura 2 é apresentado o fluxograma resumndo as etapas do processo produtvo de etanol. Bagaço Pré-tratamento Lcor de Pentoses Solvente Deslgnfcação Alcalna Recuperação do solvente Celulose Hdrólse Lgnna Concentração Lcor de Glcose Mosto da cana Leveduras Fermentação Destlação Álcool Anídrco Fgura 2: Fluxograma das etapas de produção de etanol a partr do bagaço de cana de açúcar. Os componentes envolvdos no processo de produção, presentes nas undades ndustras, em grande maora podem ser encontrados na base de dados do smulador. Os demas componentes foram crados como componentes hpotétcos. Os componentes utlzados na smulação são fornecdos na Tabela 1. Tabela 1: Componentes utlzados na smulação. Componentes Base de dados Hpotétcos Água Glcerol Celulose Sacarose Hdrogêno Hemcelulose Glcose Amôna Lgnna Etanol Álcool so-amílco Xlose Ácdo Sulfúrco Ácdo acétco HMF Hdróxdo de sódo Ácdo succínco Levedura Dóxdo de carbono Etlenoglcol (MEG) O smulador resolve smultaneamente o modelo matemátco do processo e as equações referentes ao equlíbro lqudo-vapor dos componentes presentes em uma determnada corrente do processo. A Equação 1 mostra o equlíbro lqudo-vapor da mstura.
γ Pϕ = δ x f (1) V 0 Onde: γ - Fração molar do componente na fase vapor; P - Pressão do sstema; ϕ - Coefcente de fugacdade na fase vapor do componente ; V δ - Coefcente de atvdade do componente ; x - Fração molar do componente na fase lquda; 0 f - Fugacdade do componente na temperatura do sstema, em uma determnada pressão de referênca. Durante a smulação das etapas de hdrólse (que consste das etapas de pré-tratamento, deslgnfcação e hdrólse da celulose), fermentação alcoólca e destlação convenconal fo adotado o modelo NRTL para o cálculo do coefcente de atvdade na fase líquda, Equação 2, pos esse modelo apresenta melhor capacdade de prever o comportamento de soluções de açúcares, e representa adequadamente o comportamento do sstema etanol-água [3]. c τ j= jg jx j c Gjx = + τ k= kjgkj x 1 j 1 k lnγ τ c j= c j (2) 1 c G j= jx j G k= kj xk G k= kj x 1 1 1 k Em que: c τ j - Representa a nteração entre dos componentes na mstura; Gj- Energa de Gbbs da mstura formada pelos componentes e j. Para o cálculo do coefcente de fugacdade na fase vapor fo usada à equação de estado SRK, Equação 3. b A B 2 B lnϕ = ( Z 1) ln( Z B) + ( j γ jθj)ln Z(1 + ) (3) B B B θ Z Onde: m θp A = ; 2 RT bp B = ; RT b 0,086640RT P c = ; θ aα c = ; 0,5 2 α = [ 1+ fw(1 TR )] ; 2 f w = 0,480 + 1,574w 0,176w. Sabendo que: Pc - Pressão crítca; Tc - Temperatura crítca; Tr - Temperatura reduzda; w - Fator acêntrco; Z - Fator de compressbldade da mstura.
3. RESULTADOS 3.1 Processo de produção de etanol de segunda geração Para ncalzar a construção da planta, adotou-se uma produção de 12000 toneladas de cana por da, sendo que cada tonelada da mesma produzra 250 kg de bagaço por da a 50% de umdade. Consderando que apenas 80% do bagaço gerado fo utlzado na etapa de préhdrólse, a vazão de bagaço utlzada na smulação fo de 100 ton/h. O bagaço usado como a prncpal matéra-prma para o processo apresentou-se com a composção de 50% de fbras e 50% de umdade. A composção da fbra costuma varar de acordo com o tpo de bomassa utlzada, e para o bagaço de cana essa fbra é composta de 40% de celulose, 38% de hemcelulose e 22% de lgnna. 3.1.1 Pré-tratamento do bagaço No presente trabalho fo utlzado o pré-tratamento va explosão a vapor devdo ao grande potencal de aplcabldade no setor de produção de etanol a partr do bagaço de cana-de-açúcar [1]. Na smulação desta etapa foram adotados os valores para temperatura de 190 C e tempo de resdênca de 15 mn (através destes valores operaconas fo alcançada uma solublzação de 36% do bagaço), sendo estes parâmetros baseados em [9]. As reações envolvdas no pré- tratamento são resumdas na Tabela 2. Tabela 2: Reações envolvdas na etapa de pré- tratamento do bagaço e suas respectvas conversões. Reações Conversões Hemcelulose Xlose 56,56 % Hemcelulose Arabnose 3,15% Hemcelulose Celulose Ác. Acétco Glcose 8,80% 14,0% O fluxograma da etapa de pré-tratamento é apresentado na Fgura 3, que consste no reator de conversão, um msturador no qual se adcona a água de lavagem junto ao produto de fundo, e um fltro para separar o lcor de pentoses da pasta de sóldos. No reator de explosão a vapor, adconou-se o bagaço de cana com 50% de umdade e vapor saturado a uma pressão de 15 bar, e manteve-se a temperatura de operação constante a 190 C. A separação no fltro fo realzada de forma que o lcor dos hdrolsados tvesse 80% de água recuperada, 90% de sóldos solúves e 1% de sóldos (celulose e hemcelulose não reagdas e lgnna).
Fgura 3: Fluxograma do pré-tratamento do bagaço va explosão a vapor. Na Tabela 3 são apresentadas as vazões másscas das prncpas correntes envolvdas na etapa de pré-tratamento do bagaço da cana. Tabela 3: Vazões másscas das prncpas correntes do processo de pré-hdrólse do bagaço. Corrente Vazão (ton/h) Bagaço (50% umdade) 100,00 Vapor (pré-tratamento) 14,26 Lcor pentoses 248,50 Pasta lgnocelulóca 94,33 3.1.2 Deslgnfcação Alcalna Devdo ao pré-tratamento do bagaço va explosão a vapor não promover a separação da fração celulósca da fração de lgnna, fo necessáro realzar a deslgnfcação da pasta lgnocelulósca. As condções operaconas utlzadas na etapa de deslgnfcação (Tabela 4) foram adotadas de acordo com os expermentos realzados por [9]. Tabela 4: Condções operaconas para o sstema de deslgnfcação alcalna. Condções Operaconas Parâmetro Concentração da Solução de NaOH Valores (1% p/v) Relação sóldo-líqudo (pasta lgnocelulósca /solução NaOH) 1:20 Recuperação da celulose 87% Recuperação da lgnna 90% O processo de deslgnfcação é apresentado pelo fluxograma da Fgura 4. A pasta de sóldos obtda no pré-tratamento do bagaço fo envada para um tanque juntamente com uma
solução de NaOH, onde permaneceu por 60 mnutos numa temperatura de 100 C. Após ocorrer a separação das frações de celulose e lgnna, onde a lgnna fo solublzada, a mstura fo envada para um fltro prensa. A polpa celulósca resultante é lavada duas vezes, e em seguda bombeada para um fltro, e então separada do solvente e da água. A celulose resultante será utlzada no processo de hdrólse. Fgura 4: Fluxograma da etapa de deslgnfcação alcalna. Na smulação da etapa de deslgnfcação o rendmento de celulose fo de 87%, com cerca de 80% do solvente recuperado, resfrado e reutlzado. A Tabela 5 apresenta as vazões das prncpas correntes desta etapa. Tabela 5: Vazões másscas das prncpas correntes do processo de deslgnfcação alcalna. Corrente Vazão (ton/h) Pasta lgnocelulósca 94,33 Lgnna dssolvda 1050,00 Solvente recuperado 514,20 Lgnna recuperada 9,02 Pasta celulósca 152,60 Sóldos não reagdos 11,00 Lcor de hexoses 160,70 3.1.3 Hdrólse ácda da celulose A polpa de celulose obtda na etapa de deslgnfcação é utlzada no processo de hdrólse para se obter o lcor de hexoses. Os açúcares formados, neste processo, seguem para fermentação sendo assm convertdos em etanol. O processo de hdrólse é mostrado no fluxograma da Fgura 5. Incalmente a polpa celulósca fo msturada com água (10% em massa em relação ao valor da massa da celulose) e ácdo sulfúrco em uma concentração de 0,07% em massa. Essa mstura fo aquecda à temperatura de 205 C e pressurzada a 3000 kpa, para então ser encamnhada ao reator de hdrólse. As condções de operação para este sstema foram baseadas em estudos realzados por [11], que obteve o máxmo rendmento relaconado à conversão da celulose em glcose de 80,6%. Após ocorrer à reação de hdrólse da celulose, o produto de
fundo do reator fo centrfugado, e o lcor de hexoses obtdo fo separado dos sóldos não reagdos (celulose resdual). Fgura 5: Fluxograma para a etapa de hdrólse ácda da celulose. A Tabela 6 apresenta as condções operaconas que foram mplementadas no sstema de evaporação baseadas em [4]. Na Tabela 7 são mostrados os valores das vazões e temperaturas obtdas nas prncpas correntes desta etapa. Tabela 6: Condções operaconas para o sstema de evaporação múltplo efeto. Vapor 1 efeto 2 efeto 3 efeto 4 efeto 5 efeto Pressão (kpa) 196,1 156,9 117,70 83,3 49,0 15,7 Temperatura (ºC) 120 113 105 95 80 55 Tabela 7: Valores das correntes obtdas na etapa de concentração do lcor de hexoses. Corrente Vazão (ton/h) Temperatura ( C) Vapor de escape 14,18 120,00 Condensado (1º Efeto) 12,73 107,10 Condensado (2º Efeto) 13,88 96,40 Condensado (3º Efeto) 14,96 88,01 Condensado (4º Efeto) 15,98 72,69 Vapor (5º Efeto) 17,00 55,44 Lcor fnal (25% massa de glcose) 60,00 30,00 O lcor de hexoses obtdo no processo de hdrólse fo concentrado num sstema de evaporadores de múltplos efetos, que concentraram o lcor a 65% em massa de glcose. Em seguda, o lcor concentrado fo msturado a fração dluída (não concentrada), gerando o lcor fnal com 25% em massa de glcose. 3.1.4 Fermentação Alcoólca Esta etapa fo realzada como um processo de fermentação contínua consttuída por um fermentador, duas centrfugas e uma estação de tratamento de fermento, conforme mostrado na Fgura 6.
Fgura 6: Fluxograma do sstema de fermentação alcoólca. O fermentador fo consderado como um reator de conversão, onde as conversões das reações foram determnadas de acordo com valores ndustras fornecdos por [3], sendo apresentados na Tabela 8. A estação de tratamento do fermento apresentou o volume da cuba correspondente a 25% do volume do meo reaconal [3]. Tabela 8: Produtos e conversões das reações de fermentação. Produto Conversão Etanol 90,48% Ácdo acétco 1,19% Ácdo succínco 0,29% Glcerol 2,67% Álcool so-amílco 0,00031% Crescmento de leveduras 1,37% Na cuba foram adconados nutrentes (íons de amôno na forma de amôna), e o ácdo sulfúrco dluído para que o meo atngsse ph 2, pos trata-se da condção deal para o crescmento das leveduras. A vazão do ácdo fo calculada de forma que o volume fnal da cuba apresentasse cerca de 28% de células de levedura (em volume). A fm de avalar o aumento na produção de etanol numa usna através da mplementação do processo de hdrólse do bagaço foram ntegradas as correntes do mosto gerado no método convenconal e do lcor de hexoses gerado no processo de hdrólse. Desta forma foram realzadas duas smulações da etapa de fermentação, a prmera através da fermentação do mosto da cana, e a segunda pelo processo fermentatvo do mosto gerado a partr da ntegração dos métodos convenconal e ntegrado. As vazões e frações másscas dos mostos produzdos no processo convenconal (a partr do processamento de 490,2 ton/h da cana) e ntegrado são apresentadas na Tabela 9. Tabela 9: Característcas dos mostos utlzados na fermentação alcoólca pelos métodos convenconal e ntegrado. Método Vazão (ton/h) Fração mássca de açúcares (%) Convenconal 216,50 26,82 Integrado 276,50 26,43
Na Tabela 10 são apresentados os resultados obtdos pelo método convenconal e pelo método ntegrado. Nos dos casos fo produzdo um vnho com teor alcoólco de 10% em massa. Tabela 10: Vazões das correntes do processo fermentatvo. Método convenconal Método Integrado Corrente Vazão (ton/h) Corrente Vazão (ton/h) Mosto fnal 216,50 Mosto fnal 276,50 Purga 10,24 Purga 12,59 Gases de fermentação 27,83 Gases de fermentação 34,64 Vnho 266,20 Vnho 337,70 3.1.5 Destlação Alcoólca Depos de realzada a smulação da fermentação alcoólca, o álcool presente no vnho é recuperado por destlação, sendo nesta etapa produzdos o álcool de segunda com 93 GL, a vnhaça com 0,02 GL, a flegma vapor com 54,4 GL, a flegma líquda com 54,1 GL, e os alcoós homólogos superores com 0,11 GL e 92,5 GL (óleos fúsel). O álcool etílco hdratado (AEHC), produto fnal dos processos de epuração e retfcação, apresentou graduação alcoólca de 94,7 GL. Para desdratação extratva realzada com o solvente MEG fo produzdo álcool etílco andro (AEAC) de 99,5 GL. O Fluxograma representando o sstema de destlação é mostrado na Fgura 7. Fgura 7: Fluxograma do sstema de destlação Alcoólca. A confguração utlzada para o sstema de destlação do vnho fo baseada nas condções de operação de acordo com [3], sendo vsualzadas na Tabela 11.
Tabela 11: Condções de operação do sstema de destlação. A A1 D Retfcação Extratva Recuperação Nº de pratos 18 8 6 45 35 10 P no topo (kpa) 139,3 136,3 133,8 116,0 101,3 20 P no fundo (kpa) 152,5 139,3 136,3 135,7 101,3 20 No processo de destlação foram obtdos 34210 ltros de álcool andro a partr do método convenconal, e 43250 ltros de álcool andro no método ntegrado. Destes resultados pode-se verfcar que devdo à ntegração do processo de hdrólse do bagaço da cana dentro de uma usna produtora de etanol a partr da cana-de-açúcar fo possível aumentar cerca de 30% em volume na produção de álcool andro. Na Tabela 12 são apresentados os valores das vazões e temperaturas das correntes geradas neste processo. Tabela 124: Valores dos parâmetros obtdos na etapa de destlação e desdratação do etanol. Método Convenconal Corrente Vazão Temperatura (ton/h) ( C) Corrente Método Integrado Vazão Temperatura (ton/h) ( C) Vnhaça 208,60 111,90 Vnhaça 267,80 111,90 Flegma Vapor 38,68 101,10 Flegma Vapor 49,52 101,10 Flegma Líquda 18,25 89,52 Flegma Líquda 22,18 89,52 Álcool de 2ª 0,26 35,00 Álcool de 2ª 0,31 35,00 Fusel 1 0,23 82,00 Fusel 1 0,24 82,00 Fusel 2 0,18 106,40 Fusel 2 0,18 106,40 Flegmaça 26,95 108,40 Flegmaça 34,25 108,40 AEHC 29,28 81,62 AEHC 37,02 81,62 AEAC 27,24 78,16 AEAC 34,43 78,16 3.1.6 Consumo de Insumos, água e energa nos sstemas. As vazões dos nsumos utlzados na hdrólse e fermentação são apresentadas nas Tabelas 13 e 14 respectvamente. Tabela 13: Consumo de água e nsumos da etapa de hdrólse. Corrente Vazão (ton/h) Água de lavagem das pentoses 228,500 Solução NaOH (1:20 p/v) 727,200 Água hdrólse (dlução) 19,030 Água de lavagem da celulose 380,600 Ácdo Sulfúrco (recuperação da lgnna) 0,518 Ácdo Sulfúrco (hdrólse) 0,0316
Tabela 145: Consumo de água e nsumos na etapa de fermentação. Método convenconal Corrente Método Integrado Corrente Vazão (ton/h) Vazão (ton/h) Fermento 14,350 Fermento 17,650 Ácdo (cuba) 0,018 Ácdo (cuba) 0,022 Água (cuba) 36,740 Água (cuba) 45,027 Amôna (cuba) 0,003 Amôna (cuba) 0,003 Água de lavagem(centrfugas) 40,350 Água de lavagem(centrfugas) 49,610 Água lavagem (gases) 7,500 Água lavagem (gases) 9,500 A partr dos resultados obtdos, observou-se que a etapa de deslgnfcação alcalna apresentou o maor consumo de nsumos e água em relação às demas etapas. Adconalmente, percebeu-se que a partr dos valores fornecdos na Tabela 14, verfcou-se um aumento de cerca de 23% no consumo de nsumos e água no processo de fermentação através do método ntegrado. 3.1.7 Consumo de Energa nas Etapas do Processo Para a realzação de cada etapa do processo houve a necessdade de aquecmento ou resframento de algumas correntes, conforme as condções de operação. Na Tabela 15 é apresentado o valor da carga térmca dessas correntes, assm como suas temperaturas ncas e fnas. No sstema de fermentação fo necessára a mplementação de um resfrador para manter a temperatura do meo a 28 C. Na Tabela 16 é apresentado o valor da carga térmca utlzada pelo resfrador. Consderando-se a utlzação de água gelada a 17 ºC para o resframento das dornas sera necessára uma vazão de 363 m 3 /h para o método convenconal e 461 m 3 /h para o método ntegrado. Tabela 15: Cargas térmcas dos aquecedores e resfradores utlzados no processo de hdrólse e no sstema de evaporadores. Processo T (ºC) T f (ºC) Q (kw) Deslgnfcação 38,45 100 95980 Hdrólse 53,91 205 30740 Pré-evaporador 100,04 113 9125 Lcor fnal concentrado 92,04 28 3874 Tabela 6: Consumo de energa no refrgerador do processo fermentatvo. Método Convenconal Método Integrado Q(kW) Q(kW) 3812 4841 Através dos valores obtdos pode-se observar que através da ntegração da corrente do lcor de hexoses ao processo convenconal de fermentação, o aumento no consumo energétco no resfrador fo de cerca de 27%. Na Tabela 17 são apresentadas as cargas térmcas das correntes de aquecmento e resframentos utlzadas no processo de destlação alcoólca.
Tabela 77: Cargas térmcas dos refervedores e condensadores da etapa de destlação alcoólca. Método Convenconal Método Integrado Parâmetro Q (kw) Parâmetro Q (kw) Aquecmento vnho 13370 Aquecmento vnho 16290 Refervedor coluna A 23970 Refervedor coluna A 30710 Condensador coluna D 7508 Condensador coluna D 9158 Refervedor coluna de retfcação 16790 Refervedor coluna de retfcação 20800 Condensador coluna de retfcação 25460 Condensador coluna de retfcação 32180 Refervedor coluna extratva 29750 Refervedor coluna extratva 30670 Condensador coluna extratva 28190 Condensador coluna extratva 28720 Refervedor coluna de recuperação 3465 Refervedor coluna de recuperação 3778 Condensador coluna de Condensador coluna de 3562 3901 recuperação recuperação Resframento do solvente MEG 2786 Resframento do solvente MEG 3522 A energa elétrca consumda pelos compressores utlzados em toda a undade é apresentada na Tabela 18. Tabela 8: Consumo de energa elétrca nos compressores Etapa Parâmetros P (kpa) P f (kpa) Deslgnfcação Potênca (kw) Compressor 1 101,30 200,00 17,21 Compressor 2 101,30 200,00 24,45 Hdrólse Compressor 3 101,30 3000,00 177,30 Concentração do lcor Destlação Compressor 4 101,30 156,90 1,87 Compressor 5 14,71 101,30 0,37 Convenconal Compressor 6 20,00 101,30 0,871 Integrado Compressor 7 20,00 101,30 1,102 A partr dos valores fornecdos fo possível observar um aumento energétco de 16% nos equpamentos utlzados para o sstema de destlação, nos quas fo realzada a destlação do vnho produzdo através do método ntegrado. Apesar do aumento na produção, a ntegração dos métodos convenconal e de segunda geração (hdrólse) também eleva o consumo energétco. No entanto algumas alternatvas são propostas para tornar o processo de hdrólse vável para aumentar a produtvdade nas destlaras brasleras: Realzar a ntegração térmca e mássca dos processos; Utlzar a lgnna (recuperada na etapa de deslgnfcação) como combustível e compensar o consumo de vapor;
As xloses (pentose obtdas na pré-hdrólse do bagaço) podem se utlzadas para a produção de furfural (produto químco usado para produzr solventes, resnas, etc.), e xltol utlzado como adoçante. 4.0 CONCLUSÃO O processo de produção de etanol a partr do aprovetamento do bagaço da cana-de-açúcar mostrou ser bastante promssor e uma nova alternatva para aumentar a produtvdade nas destlaras. A partr dos resultados das smulações constatou-se que ao se utlzar 80% do bagaço (cogerado nas moendas) no processo de hdrólse é possível aumentar a produção de etanol dentro de uma usna em cerca de 26% (em volume). Porém exste um aumento na demanda por energa na usna. Essa maor demanda ocorre devdo a maor vazão de mosto fermentado, e também devdo à energa consumda durante todas as etapas que ncluem a hdrólse desde o pré-tratamento até a hdrólse propramente dta. Sendo assm é necessáro um estudo econômco do processo a fm de avalar o real potencal econômco da obtenção do etanol pela hdrólse da celulose e verfcar se as alternatvas sugerdas neste trabalho seram capazes de suprr as nefcêncas do processo. 1. BAUDEL, H. M., Pré-tratamento e hdrólse. III Workshop Tecnológco sobre: Hdrólse para produção de etanol, 2006. 2. BEN (Balanço energétco Naconal). Dsponível em: https://ben.epe.gov.br/downloads/resultados_pre_ben_2012.pdf, vstado em 14/06/2012. 3. DIAS, M. O. S. Smulação do Processo de Produção de Etanol a Partr do Açúcar e do Bagaço, Vsando a Integração do Processo e a Maxmzação da Produção de energa e excedentes do Bagaço. (Dssertação de Mestrado). Faculdade de Engenhara Químca, Unversdade Estadual de Campnas. Campnas, 2008. 4. HUGOT, E. Handbook of cane sugar engneerng. Amsterdam: Elsever Publshng Company, 3rd Ed., 1986. 5. KIIPPER, P.G. Estudo da Pré-hdrólse ácda do bagaço de cana-de-açúcar e fermentação alcoólca do mosto de xlose por Pachysolen tannophylus. (Dssertação de Mestrado). Unversdade Estadual Paulsta. Ro Claro, 2009. 6. MACEDO, IC (organzer). Sugar Cane s Energy - Twelve studes on Brazlan sugar cane agrbusness and ts sustanablty. São Paulo: Berlends & Verteccha: UNICA, 2005b. 7. MCINTOSH, S.; VANCOV, T.; PALMER, J.; SPAIN, M. Ethanol producton from Eucalyptus plantaton thnnng. Boresource Technology. v. 110, p. 264-272, 2012. 8. SHIELDS, S.; BOOPATHY, R. Ethanol producton from lgnocellulosc bomass of energy cane. Internatonal Bodeteroraton & Bodegradaton. v. 65, p. 142-146, 2011. 9. SILVA, F. T. Obtenção de Insumos Químcos a partr do Aprovetamento Integral do Bagaço de Cana. Tese de Doutorado- Isttuto de Químca, Unversdade Estadual de Campnas. Campnas, 1995. 10. SOARES, P.A. Produção de álcool à partr do bagaço: O processo DHR Dedn hdrólse rápda, 2007. Dsponível em <www.ea.usp.br/ea/onlne/mdateca /etanolceluloscosoares.pdf>. Acesso em 13 out. 2009. 11. XIANG, Q.; KIM, J.; LEE, Y. A comprehensve knetc model for dlute-acd hydrolyss of cellulose. Appled Bochemstry and Botechnology, v. 105-108, p. 337-352, 2003.