Etanol produção

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Etanol produção

  1. 1. Produção de EtanolCARACTERÍSTICAS líquido incolor cheiro característico, volátil, inflamável e solúvel em água ponto de ebulição: 78ºC baixo ponto de fusão: -144,1ºCUSOS solvente na fabricação de tintas, lacas, vernizes e perfumes combustível preparação de produtos farmacêuticos desinfetante fluido térmico em termômetros abaixo dos -40ºC produto de partida para várias sínteses orgânicas: por oxidação origina acetaldeído e depois ácido acético pode ser desidratado para formar éter pode ser usado na síntese do butadieno (borracha sintética) _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  2. 2. Produção Mundial de Etanol Combustível _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  3. 3. Produção de Etanol no Brasil _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  4. 4. Custos Associados à Produção de Etanol CUSTOS DE PRODUÇÃO (Earth Trends Update, Março 2007): Cana de Açúcar - U$ 0,34 / L Milho - U$ 0,50 / L Celulose - U$ 1,10 / L _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  5. 5. Processos Industriais de Produção de Etanol1. HIDRATAÇÃO DIRETA DO ETILENO CH2=CH2 + H2O → C2H5OH (∆H2980= - 45kJ/mol) Catalisador: H3PO4 em suporte de sílica _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  6. 6. Processos Industriais de Produção de Etanol2. HIDRATAÇÃO INDIRETA DO ETILENO _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  7. 7. Processos Industriais de Produção de Etanol3. FERMENTAÇÃO _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  8. 8. Composição das Matérias-PrimasCALDO DE CANA DE AÇÚCAR:MELAÇO:62% de açúcares (32% de sacarose, 14% de glicose, 16 % frutose)20% de água8% de cinzas3% de matérias nitrogenadas7% de outros componentes (gomas e ácidos) _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  9. 9. Composição das Matérias-PrimasMILHO: 59 - 70% de extrativos não nitrogenados 9 - 15% de água 1,5 - 8,5% de material celulósico 1,3 - 4% de cinzasRESÍDUOS CELULÓSICOS (PALHA DE CANA DE AÇUCAR): Celulose 45,1% Hemicelulose 25,6% Lignina 12,7% Outras Matérias Orgânicas 4,3% Cinzas 8,0% Umidade 9,7% _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  10. 10. Tratamento das Matérias-Primas 1. SACARÍNEAS (cana de açúcar) Matéria-prima Lavagem Moagem bagaço caldo Sanitização Correção de pH Fortificação Filtração Melaço Diluição _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  11. 11. Tratamento das Matérias-Primas 2. AMILÁCEAS (milho) Matéria-prima Lavagem Cominuição Cozimento Fortificação hidrolisado Sacarificação Liquefação Correção de pH_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  12. 12. Tratamento das Matérias-Primas 3. CELULÓSICAS Matéria-prima Cominuição Sacarificação Lignina Neutralização hidrolisado Fortificação_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  13. 13. Alguns Microrganismos ProdutoresBACTÉRIAS:Zymomonas mobilisErwinia amylovoraSpirocaheta litoralisThermanaerobacter ethanolisLEVEDURAS:Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces ellipsoideusSchizosaccharomyces pombe_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  14. 14. Metabolismo C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  15. 15. Produtos de Fermentação _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  16. 16. Preparo do Inóculo LINHAGENS SELVAGENS x SELECIONADAS_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  17. 17. FermentaçãoFASES:a) lag – adaptação celularb) tumultuosa – grande liberação CO2c) final – pequena quantidade de açúcar (0,5%); baixa produção CO2FORMAS DE CONDUÇÃO:BateladaSemi-contínuoContínuo (múltiplo estágio / reciclo células) CONDIÇÕES Processo exotérmico pH = 4.5 a 5.0 tempo de processo ≅ 24h CONTROLES Substrato consumido (inicial e final) Etanol produzido Pureza da fermentação _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  18. 18. Recuperação (A) destilação (B) destilação + retificação (A) (C) destilação + retificação + desidratação (B) 97,2% Destilação Descontínua (ou simples): Cabeça – água, etanol, bases voláteis, aldeídos e ácidos Coração – água e etanol com menores impurezas voláteis Cauda – água, etanol, impurezas menos voláteis (álcoois superiores) _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  19. 19. Recuperação (A) destilação (B) destilação + retificação (C) destilação + retificação + desidratação (C) (C) 99,9% pureza com Benzol ou Ciclohexano – forma misturas azeotrópicas ternárias e binárias Com Peneiras Moleculares _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  20. 20. Cálculo de RendimentosRendimento = (produto final) / (peso MP ou S inicial)Eficiência do Processo = (produto obtido * 100) / (produto teórico a partir S inicial)Eficiência de Fermentação = (produto obtido * 100) / (produto teórico a partir S consumido)Eficiência de Instalação = (produto recuperado * 100) / (produto teórico a partir S inicial) _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  21. 21. Fermentação a partir de cana de açúcar _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  22. 22. Produção de Etanol acoplada a de Açúcar 1000 kg cana de açúcar 90 kg açúcar 70 L álcool 12 L álcool 910 L vinhoto 156 L vinhoto_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  23. 23. Fermentação a partir de milho _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ
  24. 24. Fermentação a partir de celulose _________________________________________________________________________________ EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ

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