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Tipo: Dissertação
Título: Software para simulação do processo de sacarificação e fermentação simultâneas de biomassas lignocelulósicas para produção de etanol de segunda geração
Autor: INÁCIO, Luciana Moreira 
Primeiro orientador: SILVA, Marcelo Bacci
Resumo: A preocupação com os impactos ambientais relacionados ao consumo de combustíveis fósseis e a necessidade de se gerar energia através de recursos renováveis, mostra ser necessário estudar o aproveitamento de materiais alternativos, visando a produção de energia limpa e a redução de poluentes na atmosfera como a utilização de biomassa lignocelulósica para a produção de etanol de segunda geração (2G). Este trabalho consiste em simular a produção de etanol 2G, a partir de um modelo matemático para a sacarificação e fermentação simultâneas (SSF) de biomassa lignocelulósica existente na literatura, otimizar o processo em reator batelada e comparar reatores batelada e contínuo nas mesmas condições. A simulação do processo SSF para produção de etanol 2G foi realizada elaborando-se um software no programa Matlab, com a otimização do processo em batelada através de um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) e os resultados foram empregados na simulação para reator contínuo (CSTR). As condições do processo estudado foram 36ºC, pH 4,8 e agitação de 300 rpm, sendo utilizados celulose microcristalina (Avicel PH 101) como substrato, complexo celulase Enzima Novozymes NS50052, com atividade de 97 FPU/g (inicialmente utilizada 4 g/l da mesma com carga de enzima de 9,7 FPU/g substrato) e como inóculo Saccharomyces cerevisiae da coleção do ATCC, com concentração inicial de 0,3 g/l. Estudando-se os efeitos das variáveis do processo, observou-se que as maiores interferências são das concentrações de celulose, seguida pelas de enzimas e células. Melhores concentrações de produto no processo batelada são obtidos com as concentrações máximas de celulose (60 g/l), de células (0,468 g/l) e de enzima (5,58 g/l). Em reator contínuo, utilizando as mesmas concentrações de enzimas e células, taxa de diluição de 0,01 h-1 e maiores concentrações iniciais de celulose na cultura e na alimentação, aumenta-se a produção de etanol. Constatou-se que , simulando o processo SSF em reatores batelada e contínuo no software, sob mesmas condições de concentrações iniciais de cellulose, enzimas e células para 48h de processo, o reator contínuo apresenta maior concentração de etanol no produto que o reator batelada.
Resumo: Concern about the environmental impacts associated to the consumption of fossil fuels and the need to generate power through renewable resources, is shown to be necessary to study the use of alternative materials aiming the production of clean energy and the reduction of pollutants in the atmosphere such as the use of lignocellulosic biomass to produce second generation ethanol (2G). This work consists in simulating the 2G ethanol production, from a mathematical model for simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of lignocellulosic biomass existing in the literature, optimizing the process in batch reactor and comparing batch and continuous reactors under the same conditions. The simulation of the SSF process of 2G ethanol production was performed using a developing software in Matlab program, with optimization of batch process through a rotational central composite design (RCCD) and the results were used in simulation for continuous reactor (CSTR). The conditions of the process studied were 36°C, pH 4.8 and agitation of 300 rpm, microcrystalline cellulose (Avicel PH 101) were used as substrate, cellulase complex enzyme Novozymes NS50052, with activity of 97 FPU/g ( initially used 4 g /l with the same enzyme loading of 9.7 FPU/g substrate) and as inoculum Saccharomyces cerevisiae ATCC´s collection, with initial concentration of 0.3 g/l. Studying the effects of the process variables, it was found that the higher interferences are cellulose concentration, followed by enzymes and cells concentrations. Greater concentrations of the product in batch process are obtained with the maximum cellulose concentrations (60 g/l), cells (0.468 g/l) and enzyme (5.58 g/l). In continuous reactor, using such concentrations, the dilution rate of 0.01 h-1 and higher initial culture cellulose concentration, the ethanol production increases. It was found, by simulating the SSF process in batch and continuous reactors in software, under the same conditions of cellulose, enzymes and cells concentrations for 48h process, the continuous reactor has a higher ethanol concentration in product that batch reactor.
Palavras-chave: Biomassa lignocelulósica
SSF
Etanol 2G
lignocellulosic biomass
SSF
2G ethanol
Área do CNPQ: Engenharia Química
Processos Químicos
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal do Triângulo Mineiro
Sigla da instituição: UFTM
Departamento: Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas - ICTE::Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica
Programa: Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica
Citação: INÁCIO, Luciana Moreira. Software para simulação do processo de sacarificação e fermentação simultâneas de biomassas lignocelulósicas para produção de etanol de segunda geração. 2014. 66f. Dissertação (Mestrado em Inovação Tecnológica) - Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, 2014.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Data do documento: 24-Mar-2014
Appears in Collections:Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica

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