O álcool combustível é um biocombustível produzido, geralmente, a partir da cana-de-açúcar, mandioca, milho ou beterraba. ETANOL

Principais denominações do etanol 1. Álcool anidro – é o álcool isento de água, obtido através de dois processos: destilação do álcool comum com benzeno; tratamento do álcool com desidratantes, como o CaO, e posterior destilação. 2. Álcool hidratado – usado como carburante. É principal componente das bebidas alcoólicas. 3. Álcool desnaturado – é o álcool comum ao qual são adicionadas substâncias de odor e sabor desagradáveis, para que não seja utilizado na fabricação de bebidas.

Cana-de-açúcar Pertence a família das gramíneas Caule semelhante a uma bambu que atinge altura de 2,5 a 4,5 m Contém cerca de 11 a 15% de sacarose Período de crescimento: 1 ano Os principais componentes da cana-de-açúcar varia de acordo com: clima, variedade da cana, condições de solo, uso de fertilizantes, idade da cana (maturação) e outros fatores

PRODUÇÃO ETANOL O Brasil é o país mais avançado, do ponto de vista tecnológico, na produção e no uso do etanol como combustível, seguido pelos EUA e, em menor escala, pela Argentina, Quênia e outros. A produção mundial de álcool aproxima-se dos 40 bilhões de litros, dos quais presume-se que até 25 bilhões de litros sejam utilizados para fins energéticos. O Brasil É O MAIOR PRODUTOR MUNDIAL responde por 15 bilhões de litros deste total.

Produção Mundial de Etanol. Fonte: Elaboração D. L. Gazzoni, a partir de diversas fontes

REGIÃO PRODUTORA Dos 6 milhões de hectares de cana-de-açúcar produzido no Brasil Cerca de 85% desta cana-de-açúcar é produzida na Região Centro-Sul (concentrada em São Paulo, com 60% da produção) e os 15% restantes na região Norte-Nordeste.

CANA DE AÇUCAR – CAMPO Safra Maio-junho – precoce Julho a agosto – média (São Paulo) Setembro – tardia – em SP – (Nordeste/ideal) O que influência no desenvolvimento vegetativo da cana são: DEFICIÊNCIA TÉRMICA – (ideal 21 A 30oC) 21oC – redução do desenvolvimento 15,5º C – cessa o desenvolvimento PRECIPITAÇÃO – ideal - 1200milimetros (março-abril)

CANA-DE-AÇÚCAR - QUEIMADA Vantagem Serviço menos agressivo (facilita o corte de cana) Aumenta rendimento - área de corte Elimina o número de animais peçonhentos. Não altera o teor de sacarose Uso máximo de 48 horas – depois deterioração Desvantagem Afeta o meio ambiente - destruição da fauna Agentes poluentes Muita sujeira com a fuligens Aumento de doenças respiratórias 2014 - término

CANA-DE-AÇÚCAR - CRUA Vantagem Desvantagem Cana sadia Não afeta o meio ambiente Cana sadia Teor de fibra naus homogêneo Mantém o teor de sacarose Reduz a doenças respiratórias Desvantagem Serviço Muito agressivo (Reduz o corte de cana) Reduz o rendimento - área de corte Não Elimina o número de animais peçonhentos.

COLHEITA Principais características: Queima (cana + folhas) – NOITE (maior controle/ventos/menor perigo) Corte manual ou mecanicamente Transporte – feito em caminhões Romeu e Julieta - – capacidade - cerca de 60 a 100 toneladas cana.

FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA A transformação da glicose em etanol e CO2, envolve 12 reações em seqüência alternada, cada qual catalisada por uma enzima específica. A levedura Saccharomyces é um aeróbio facultativo e os produtos finais da fermentação são transformados na maior parte em etanol e CO2 em anaerobiose. O objetivo primordial da levedura, ao metabolizar anaerobicamente o açúcar, é gerar energia na forma de ATP. Com isso, o etanol e o CO2 resultantes se constituem em produtos da excreção.

PROCESSO DE INDUSTRIALIZAÇÃO 1) PESAGEM – Caminhão + cana = PESO LÍQUIDO 2) DESCARREGAMENTO Ponte rolante – pega a cana do caminhão transporta para o deposito através de um mecanismo rolante- deposito - recepção Cana vai para mesa lateral - início da linha de produção da cana daí para esteira – extração - moagem ui

PROCESSO DE INDUSTRIALIZAÇÃO 3) RECEPÇÃO – local de recebimento da cana onde ocorre o processo de lavagem (jato de água) Área responsável pelo controle de qualidade Retirada da sujidade (terra, folhas, cascas, etc.); Terra –acaba com os rolos da moenda, provoca desgaste das correntes mecânicas; Terra – assenta na caldeira – reduz a eficiência térmica (menor produção de calor)

PROCESSO DE INDUSTRIALIZAÇÃO Lavagem- retiradas das impurezas e microrganismos contaminantes. Água deve ser limpa, pura e inodora; Água impura causa corrosão e incrustações nos equipamentos.

Produção de etanol 1º Etapa – MOAGEM DA CANA A produção começa com o processo de moagem – OBTENÇÃO DO CALDO DE CANA 2º. Etapa – FERMENTAÇÃO DO CALDO/MELAÇO – acréscimo do mosto 3º. Etapa – Destilação do vinho (Flegma)

PROCESSO DE INDUSTRIALIZAÇÃO 4) Extração/ Moagem Objetivo:Destruir a estrutura da cana e facilitar a separação da fração líquida + resíduo fibroso (passagem da cana várias vezes) no equipamento. Equipamentos Corte (facas rotativas). Usadas para abrir as células e destruir a estrutura da cana - visando maior uniformidade e obter maior recuperação do açúcar Desfibrado (Desfibradores) – favorecem a eficiência durante o esmagamento nas moendas FACAS DESFIBRADOR

PROCESSO DE INDUSTRIALIZAÇÃO Produto Esmagado. Extrai até 75% do caldo Produto nas Moendas. Extraem até 98% do caldo. Após a destruição da estrutura da célula ocorre: Embebição: Adição de água ao bagaço entre uma moenda e outra para aumentar a extração da sacarose e produção do caldo .

O produto mais usado na produção do álcool etílico Caldo - caldo de cana proveniente diretamente do esmagamento da cana na moenda apresenta um Brix com cerca de 16 oBX. Melaço - resíduo da fabricação de açúcar, com Apresenta uma média de Brix de 85oBX. O melaço precisa ser diluído (H2O até Brix ideal) e o caldo e usado “in natura”. CONCENTRAÇÕES DO MOSTO - Brix - 15 e 25 LEVEDURAS UTILIZADA é a Saccharomyces cerevisiae

Pré-tratamento do caldo O caldo extraído – arrasta impurezas como: Bagacilho + terra ( impurezas) Separação das impurezas ocorre através do processo de FILTRAÇÃO (peneiras): Objetivo: Eliminar impurezas responsáveis por “focos de contaminação”; Por entupimento de canalizações e bicos, etc.

Tratamento do caldo O caldo é aquecido a 105oC sem adição de produtos químicos posteriormente sofre processo de: Decantação, clarificação e pré-evaporação. PRÉ-EVAPORAÇÃO Objetivo: Esterilização do caldo – visando eliminar bactérias e leveduras selvagens. Caldo aquecido 115oC – evapora água e o caldo concentrado a 20oBrix

PREPARO DO MOSTO Depende da usina. Normalmente – o mosto é composto por caldo clarificado, melaço e água O caldo quente (pré-evaporador) é resfriado a 30oC (trocadores de calor) e enviando as dornas de fermentação. Fermentação do melaço

AGENTE DE FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA – Pé-de-cuba ou microrganismos seco. Procedimento: Se pega o envelope contendo o microrganismo coloca-se em contato com água morna estéril, para reidratar. Após estar reidratado - coloca-se em uma pequena quantidade de mosto estéril que fica em fermentação por 24 horas, Após 24 horas acrescenta-se mais mosto por mais 24 horas, e continua aumentando a quantidade de mosto até atingir o grau Brix desejado (Mosto 14 e 18 de sólidos solúveis) e concentração celular desejado.

FATORES QUE AFETAM A FERMENTAÇÃO Temperatura (26 a 35oC) Alta temperatura favorece contaminação bacteriana pH do mosto- 4,0 a 5,0 Concentração açúcares - Brix do mosto (15 a 16oC) – final fermentação=0oC – indicando transformação do açúcar em álcool

FATORES QUE AuxiliAm na FERMENTAÇÃO Anti-sépticos – desenvolvimento das leveduras e desfavorável a outros (bact+fungos) Usado com cuidado para não deixar resíduos Exemplo: Hexaclorofeno 4mg/1 litro de mosto Ac. sulfúrico Antibióticos – ação bactericida Penicilina – 500 a 1000 UI/litro de mosto Tetraciclina, cloranfenicol etc..

FERMENTAÇÃO PRATICA Fase complementar Ocorre:4 a 6 h Fase tumultuosa Desprendimento abundante de CO2 e a temperatura se eleva rapidamente Densidade do mosto diminui enquanto aumenta teor alcoólico Aparência semelhante a um líquido em ebulição Ocorre: 12 a 16 h. Fase preliminar Verifica-se multiplicação celular intensa Pequena elevação de temperatura e pequeno desprendimento de CO2. Duração de 4 a 6h Fase complementar Ocorre:4 a 6 h Menos agitação no líquido Diminuição da temperatura e da produção de dióxido de carbono Redução gradativa do desprendimento de CO2 e abaixamento da temperatura Açúcares fermentescíveis se esgotam até um nível praticamente zero (depende eficiência do mo.)  

PRODUTO FINAL DA FERMENTAÇÃO SÃO: O vinho contém – produtos de natureza líquida, gasosa e sólida PRODUTO LÍQUIDO 85 a 95% de água 4 a 12% de álcool etílico

PRODUTO FINAL DA FERMENTAÇÃO SÃO: Ácidos orgânicos - especialmente o ácido acético, às vezes ácidos minerais, como: sulfúrico e sulfídrico Aldeídos Ésteres Alcoóis superiores - amílicos, propílicos, butílicos e traços de minerais

PRODUTO FINAL DA FERMENTAÇÃO SÃO: PRODUTO SÓLIDO: encontramos açúcares ou materiais nitrogenados (proteínas, aminas), bagacilhos, células de levedura, bactérias, sais minerais,etc. PRODUTO GASOSO: gás carbônico, que desprende para a atmosfera ou é armazenado em tanques e vendido para as industrias de refrigerantes.

Recuperação do Etanol – Após o término da etapa fermentativa inicia-se a etapa de recuperação dos produtos. Após a fermentação têm-se os substratos açucarados denominado de VINHO, com uma constituição variável de substâncias gasosas, sólidas e líquidas. Vinho ou Garapa - mosto fermentado com aproximadamente 7 a 8 % de álcool.

Recuperação do Etanol – Substâncias Gasosas - encontramos dióxido de carbono que se dissolve em pequena proporção no vinho. Substâncias Sólidas – encontramos células de leveduras, bactérias, sais minerais, açúcares não fermentados, etc.

Recuperação do Etanol – Substâncias Líquidas – água e etanol, em porcentagens que variam de 88-93% a 12,7%, respectivamente nos vinhos, encontram também pequenas quantidades dos alcoóis amílico, isoamílico, propílico, aldeídos, glicerina e ácidos orgânicos. O álcool é separado destas substâncias impura e heterogênea em grau de pureza e concentrações variáveis, por destilação.

DESTILAÇÃO Processo no qual uma mistura de líquido é vapor de duas ou mais substâncias é separado em suas frações de componentes de pureza desejada, pela aplicação de calor.

TIPOS DE DESTILAÇÃO BATH (BATELADA) – alimentação da coluna é carregada com um lote e então a destilação e levada a efeito. Quando a destilação termina, outro lote é carregado CONTÍNUAS – o fluxo da alimentação não é interrompido, a não ser que haja algum problema com a coluna. Trabalham com São altas quantidades de produto O processo mais comum.

DESTILAÇÃO Destilação primária – coluna inicial para concentrar 85%, com eliminação de impurezas como: células de leveduras, bactérias sólidas em suspensão, sais minerais, açúcares não fermentados, proteínas e outros - VINHAÇA O produto obtido do processo de destinação é denominado Flegma/ÁLCOOL BRUTO, que é um líquido alcoólico mais rico do que o líquido que o originou, mas em estado impuro. Grau 45 a 55º GL (Gay Lussac)

destilação vinho pré-aquecido Álcool Bruto Álcool Retificado Álcool Absoluto/anidro Coluna B - retificação Coluna C - Desidratação Coluna de destilação A (simples) Vinhoto – fertilizantes Temperatura de 100oC Terceiro agente-composto orgânico (benzol) diferente ´(OH) e (H2O) Extração do álcool fraco ou bruto ou Flegma junto com suas impurezas Aumenta a retirada das impurezas e concentração do álcool c/ grau de pureza até 97oGL (mistura azeotrópica)-ponto de ebulição constante Grau de pureza de mínima de 99,95oGL (combustível) Grau de pureza de 45 a 55º GL (cachaça)

Destilação do mosto fermentado

RETIFICAÇÃO É a operação pela qual separa-se o álcool das impurezas que o acompanham o flegma. Elimina as impureza do álcool bruto e concentra o álcool para 97oGL

Desidratação Não se pode pela destilação obter álcool etílico com concentrações superiores a 97,% em volume porque nessa concentração, a mistura de etanol e água é azeotrópica, isto é, misturas com o ponto de ebulição constante. Nesse processo introduzem-se uma terceira substâncias, normalmente um composto orgânico, com ponto de ebulição menor que á água e o álcool, como por exemplo, o benzol (ou ciclohexano) que separa os dois em camada de água-álcool e benzol-álcool, desta forma retira-se a água numa nova destilação. No processo de desidratação consegue-se obter concentração de 99,4%.