Título: SIMULAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE FERMENTAÇÃO EM BATELADA ALIMENTADA DO HIDROLISADO DO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR PARA A PRODUÇÃO DO ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO.

Título alternativo: SIMULATION AND OTIMIZATION OF THE FED BATCH FERMENTATION OF THE HYDROLISATES FROM SUGARCANE BAGASSE FOR THE SECOND GENERATION ETHANOL PRODUCTION

Autoria de: Rodrigo Ferraz Estavarengo

Orientação de: Joao Moreira Neto

Presidente da banca: João Moreira Neto

Primeiro membro da banca: Luciano Jacob Correa

Segundo membro da banca: Zuy Maria Magriotis

Palavras-chaves: E2G, Pré-tratamento, Algoritmo genético, Estimação de parâmetros, Deslignificação

Data da defesa: 10/03/2023

Semestre letivo da defesa: 2022-2

Data da versão final: 20/03/2023

Data da publicação: 20/03/2023

Referência: Estavarengo, R. F. SIMULAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE FERMENTAÇÃO EM BATELADA ALIMENTADA DO HIDROLISADO DO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR PARA A PRODUÇÃO DO ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO.. 2023. 62 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.

Resumo: Frente à um cenário em que se faz necessário o uso de fontes alternativas de energia, otimizar a produção de etanol por hectare plantado de cana-de-açúcar é de extrema importância. Estudos recentes apontam a viabilidade da produção de etanol de segunda geração a partir de subprodutos provenientes de biomassas lignocelulósicas como o bagaço de cana-de-açúcar. Para implementar este processo nas indústrias, é necessário conhecer a cinética da reação considerando os diferentes tipos de pré-tratamentos em que a biomassa pode ser submetida, bem como os parâmetros de inibição causados por subprodutos formados nesse processo. Neste trabalho um modelo cinético foi modificado para representar os dados experimentais de fermentação em batelada nas temperaturas de 30 a 38 ºC de hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar obtido a partir do pré-tratamento com H2SO4 diluído seguido de uma etapa de deslignificação com NaOH. Os parâmetros cinéticos do modelo matemático foram estimados por meio do algoritmo genético ??optimga?? presente na biblioteca do software Scilab. Os parâmetros cinéticos dependentes da temperatura foram re-estimados quando houveram alterações nas temperaturas dos ensaios. A estimativa da vazão de alimentação que maximiza a produtividade de etanol em um processo de fermentação alcoólica em batelada alimentada foi determinada adaptando-se o modelo com parâmetros cinéticos obtidos a partir do ensaio de fermentação conduzido a 38 ºC. A vazão de alimentação estimada em 0,24 Lh resultou em uma produtividade de 1,198 getanolLh considerando um bioreator com volume útil de 2 L. O modelo com parâmetros cinéticos ajustados foi capaz de representar de forma satisfatória os perfis de concentração de etanol, substrato e leveduras nos ensaios de fermentação alcoólica na faixa de temperatura considerada.

Abstract: Facing a scenario where alternative energy sources are needed, optimizing the ethanol production per planted area is extremely important. Recent studies are enabling the production of second generation ethanol, made out of lignocellulosic biomass byprodutcs, such as sugar cane bagasse In order to implement this kind of process in industries, knowing the reaction??s kinetics considering different types of pre-treatments in which the biomass might be submitted is needed, as well as the inhibition parameters due to by-products made in this phase. In this present work a kinetic model was modified so it can represent experimental data of a batch fermentation at temperatures of 30 to 38 ?C of the sugar cane bagasse hydrolysate obtained from the H2SO4 pre-treatment followed by a NaOH delignification. Kinetic parameters were estimated through a genetic algorithm ??optimga?? disponible at the Scilab library. The temperature dependent parameters were re-estimated for each temperature in which the experiment happened. The estimate feeding flow rate that maximizes the production of a fed-batch fermentation??s ethanol production was determined adapting the model obtained from the batch reaction conducted at 38 ?C. The feeding flow rate estimated at 0,24 Lh resulted in a productivity of 1,198 gethanolLh considering a bioreactor with a 2L volume capacity. The model with the adjusted kinetic parameters was capable of represent satisfactorily the ethanol, substrate and yeast concentration at the temperature rates considered.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_quimica/20222201621021

URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.

Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Rodrigo Ferraz Estavarengo e Universidade Federal de Lavras

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