WORKSHOP DE ENERGIAS ALTERNATIVAS TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS PARA O NORDESTE ORGANIZAÇÃOAPOIO WORKSHOP ENERGIAS ALTERNATIVAS. EDIÇÃO 2015 ETANOL DE SEGUNDA.

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1 WORKSHOP DE ENERGIAS ALTERNATIVAS TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS PARA O NORDESTE ORGANIZAÇÃOAPOIO WORKSHOP ENERGIAS ALTERNATIVAS. EDIÇÃO 2015 ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO – E2G CENÁRIO E PERSPECTIVAS DE FONTES ALTERNATIVAS PARA O SEMI-ÁRIDO NORDESTINO.

2 BiodieselBiolubrificantesEtanol 3GEtanol 2G

3 % Século XXI: o início de uma nova Era Desafio para a humanidade: DIVERSIFICAR AS FONTES DE ENERGIA Até 2030, a demanda mundial por energia deverá crescer 58%. Fontes: Grübler e MaConald, 1998

4 4 Matriz energética – Brasil e Mundo Fonte: MME/BEN (2007) A cana-de-açúcar passou a ser a 2ª principal fonte de energia. Fontes Participação no consumo total Brasil 2,1% 48,5% 100% Mundo

5 INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA 5 Fonte: MAPA (2010) POTENCIAL BIOMÁSSICO PRODUTOS

6 LANÇAMENTO DAS BASES PROGRAMA PROÁLCOOL 2G SEMIÁRIDO NORDESTINO LANÇAMENTO DAS BASES PROGRAMA PROÁLCOOL 2G SEMIÁRIDO NORDESTINO

7 PROÁLCOOL 2G - SEMIÁRIDO

8 AGAVE SISALANA PERRINE

9 43,9 % LIGNINA ÁLCOOIS 43,9 % LIGNINA ÁLCOOIS 25% HEMICELULOSE PENTOSES –C5 25% HEMICELULOSE PENTOSES –C5 31,5 % CELULOSE HEXOSES – C6 31,5 % CELULOSE HEXOSES – C6 NATUREZA POLIMÉRICA SISAL

10 17,2 % LIGNINA ÁLCOOIS 17,2 % LIGNINA ÁLCOOIS 22 % HEMICELULOSE PENTOSES –C5 22 % HEMICELULOSE PENTOSES –C5 43,5% CELULOSE HEXOSES – C6 43,5% CELULOSE HEXOSES – C6 NATUREZA POLIMÉRICA DA PALMA

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13 PRÉ-TRATAMENTO HIDRÓLISE HEMICELULOSE HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DE CELULOSE PRODUÇÃO DE CELULASES FERMENTAÇÃO C6 DESTILAÇÃO FERMENTAÇÃO C5 ETANOL açúcares solúveis sólidos(celulignina) HIDRÓLISE E FERMENTAÇÃO SIMULTÂNEAS HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DA CELULOSE & FERMENTAÇÃO C6 SSF

14 HIDRÓLISE ENZIMÁTICA – FATORES LIMITANTES Aumento gradativo da resistência da celulose à ação enzimática – Efeitos da ação hidrolítica sobre a porosidade e área superficial disponível do substrato – Efeitos sobre o grau de polimerização e cristalinidade da celulose. Inibição das celulases devida ao acúmulo do produto final de hidrólise no meio de reação (glucose e celobiose) Inativação ou desnaturação das enzimas pelo efeito prolongado da temperatura e agitação.

15 REDUÇÃO DO CUSTO DAS ENZIMAS Desenvolver sistemas de produção de enzimas mais eficientes – Screening e modificação genética de de microrganismos para maior produção e produtividade – Uso de técnicas de metagenômica Diminuir a quantidade consumida de enzimas – Desenvolvimento processos hidrolíticos mais eficientes Entendimento do processo de hidrólise enzimática Engenharia de celulases – Recuperação da enzima após operação de hidrólise (imobilização)

16 APLICAÇÕES Bioprospecção de microrganismos e enzimas a partir da diversidade microbiana para conversão de biomassa a etanol Identificação e avaliação de novos genes e microrganismos para conversão eficiente de resíduos agroindustriais e forrageiras em bioetanol Aplicação de enzimas celulolíticas imobilizadas na hidrólise de biomassa para a produção de etanol de segunda geração

17 CUSTO DAS ENZIMAS AmidoCelulose Matéria-primaMilhoBagaço de milho pré-tratado com ácido diluído e lavado Enzima usadaAmilase comercialCelulase comercial mg enzima/g substrato4,9278 Rendimento etanol (%)8390 Produtividade (g/L.h)2,80,42 Custo (US$/L etanol)0,0025-0,0150,13 FONTES: Wang et al. 2007 (milho); Tucker et al. 2003 (bagaço de milho) O Bagaço requer 50x mais enzimas e sua fermentação é 6,7x mais lenta que o milho. Assim, as celulases são mais caras porque são muito menos eficientes que as amilases

18 Figura Coleta do rúmen bovino Isolamento do fungo Neocallimastix frontalis

19 Placas de Petri com o redutor químico Tioglicolato de Sódio Neocallimastix frontallis Condições de Anaerobiose POTENCIAL PRODUTORES DE CELULOLÍTCOS

20 PRÉ-TRATAMENTO HIDRÓLISE HEMICELULOSE HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DE CELULOSE PRODUÇÃO DE CELULASES FERMENTAÇÃO C6 DESTILAÇÃO FERMENTAÇÃO C5 ETANOL açúcares solúveis sólidos(celulignina) HIDRÓLISE E FERMENTAÇÃO SIMULTÂNEAS HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DA CELULOSE & FERMENTAÇÃO C6 SSF

21 REATOR DE HIDRÓLISE-FERMENTATIVA

22 EQUACIONAR AS VARIÁVEIS HIDRÓLISE ENZIMÁTICA HIDRÓLISE ENZIMÁTICA FERMENTAÇÃO DOS AÇUCARES C5 & C6 FERMENTAÇÃO DOS AÇUCARES C5 & C6 BIOMASSA LIGNOCELULÓSICA BIOMASSA LIGNOCELULÓSICA

23 DIRETRIZES PROGRAMA PROÁLCOOL 2G DIRETRIZES PROGRAMA PROÁLCOOL 2G

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25 WORKSHOP DE ENERGIAS ALTERNATIVAS TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS PARA O NORDESTE

26 26 Prof. Fábio Resende, DSc. fabiomresende@ig.com.br (83)98153-4246 UFPB/CTDR/DTS