ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO

Apresentação em tema: "ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO"— Transcrição da apresentação:

1 ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO
Sthefanny Teixeira de Moura

2 ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO

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4 Etanol de 1ª geração

5 Etanol de 2ª geração

6 Composição química dos lignocelulósicos
CELULOSE Homopolímero da d-glicose.Número de unidades pode atingir As cadeias formam uma forte estrutura cristalina, com algumas seções amorfas HEMICELULOSE Heteropolímero: xilose, arabinose, glicose, mannose, galactose e ácidos urônicos LIGNINA Heteropolímero tridimensional, reticular Base fenólica, composta de três tipos de unidades de fenilpropano interligadas via 7 tipos de ligações C-C ou C-O-C.

7 CELULOSE

8 HEMICELULOSE

9 LIGNINA

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13 As matérias-primas de origem lignocelulósica contêm de 20% a 60% de celulose, que pode ser totalmente convertida à glicose por ação enzimática, após etapa de pré-tratamento para desorganização do complexo lignocelulósico.

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17 Pré-tratamentos O pré-tratamento tem por objetivo aumentar a área de superfície da biomassa, aumentar a porosidade dos materiais e reduzir a cristalinidade da celulose A Hidrólise requer: tratamento físico da matéria prima para aumentar a área específica; Tratamentos físico-quimicos para desbloquear o acesso à celulose:

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22 HIDRÓLISE ÁCIDA Esta técnica é efetiva na solubilização do componente hemicelulósico da biomassa, provocando desacetilação e despolimerização da fração hemicelulósica. Combinações entre concentração de ácido, temperatura e tempo de reação podem gerar grandes quantidades de açúcares provenientes da fração hemicelulósica Após clivagem da hemicelulose são liberadas diversas substâncias, sendo majoritária a presença de xilose, glicose e arabinose na maioria dos materiais lignocelulósicos. Entre os ácidos utilizados para este tipo de tratamento, encontram-se: H2SO4, HCl, HF, CH3COOH e HNO3

23 HIDRÓLISE ENZIMÁTICA A conversão da celulose à glicos enzimaticamente é catalisada por um grupo de enzimas denominadas celulases As quais rompem as ligações glicosídicas das microfibrilas de celulose, resultando na liberação de oligossacarídeos, celobiose e glicose. Este processo é de crucial importância na ciclagem de nutrientes, uma vez que tal polímero representa cerca de 40% do material de origem vegetal Microorganismos: Clostridium thermocellum e Bacteroides cellulosolvens, Sclerotium rolfsii, Phanerochaete chrysosporium, Trichoderma, Aspergillus, Penicillium e Schizophyllum.

24 Processo enzimático Biocatalisador: celulase
Condições de reação favoráveis: pressão ambiente, 50ºC, pH: 4,5-6,0. Requer pré-tratamento eficiente para favorecer a hidrólise. Inibição da enzima pela glicose formada. Custo elevado da enzima que ainda não viabiliza o processo.

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26 FERMENTAÇÃO

27 APARELHOS DE DESTILAÇÃO
É o processo pela qual se vale da diferença do ponto de ebulição para separação de um ou mais compostos de mistura. É um processo que visa separar o álcool etílico volátil que acompanha o vinho. Quando o vinho é submetido ao processo de destilação, resulta em duas frações, o flegma e a vinhaça. A vinhaça é o resultado da destilação do vinho. Sua riqueza alcoólica deve ser nula, porém nela se acumulam todas as substância fixas do vinho.

28 O VINHO, produto resultante da fermentação do mosto, possui uma composição complexa, com componentes da natureza líquida, sólida e gasosa. Substâncias líquidas Tem como principal representante do ponto de vista qualitativo, o álcool etílico, que aparece nos vinhos industriais numa proporção de 7 a 12% em volume, de acordo com a natureza e a composição do mosto que lhe deu origem.

29 Substancias sólidas São as substancias presentes no vinho se encontram em suspensão e em solução. As primeiras são representadas pelas células de leveduras e bactérias, alem de substancias não solúveis que acompanham o mosto tais como o bagacilho.

30 Substâncias gasosas O representante principal dos componentes de natureza gasosa é o gás carbônico (CO2) que aparece um em pequena proporção no vinho, embora tenha sido formato em grande quantidade durante o processo fermentativo, desprendendo na atmosfera no decorrer do tempo. Normalmente nas produções industriais, outro componente gasoso é encontrado no vinho, o SO2 (dióxido de enxofre), que se apresenta em pequena proporção provindo do melaço que compõem o mosto. Esta substância altera-se devido ás alterações do processo, causando um ataque químico nos equipamentos.

31 Sistema de destilação

32 Colunas de destilação

33 APARELHOS DE DESTILAÇÃO
Coluna de destilação : É caracterizado pela sobre posição das 03 colunas descritas a seguir: Coluna A: - conhecida como coluna de esgotamento do vinho, possui de 15 á 20 bandejas, produzindo flegma de 35 a 65 GL e como subproduto vinhaça.

34 Coluna A1- composta por 8 bandejas, onde é feita a elevação do teor alcoólico e a depuração do vinho que consiste na evaporação dos produtos voláteis. Coluna D - composta de 6 bandejas sobre postas á coluna A1 e separada por uma bandeja cega.

35 Retificação Flegma – líquido alcoólico mais rico, mas ainda impuro
Separação se substâncias voláteis Não se consegue fazer purificação completa do etanol.

36 Desidratação do etanol
Destilação: álcool 97,2% em volume – mistura azeotrópica Processos industriais: químicos – substâncias que absorvem a água do álcool (óxido de cálcio, acetato de sódio, carbonato de potássio, ...) físicos – variação de pressão, destilação de misturas hiperazeotrópicas, absorção de vapores por corpos sólidos, atmólise, destilação em presença de um terceiro corpo, uso de absorventes regeneráveis e separação por membranas (peneiras moleculares)

37 Uso de arrastadores Mais utilizada pelas destilarias
Formação de uma substância azeotrópica de 3 componentes 3º componente – insolúvel em um dos 2 componentes iniciais – duas frações Destilação de líquidos mutuamente insolúveis – temperatura de ebulição é inferior a dos dois componentes

38 Add 50% benzol a uma mistura de etanol-água 95%
Mistura ternária PE 64,85ºC, mistura azeotrópica benzol-etanol PE 68,24ºC, álcool anidro PE 78,35ºC Ciclohexano, tricloroetileno, formiato de etila e cloreto de butila Substituição do benzol (cancerígeno) por ciclohexano

39 Absorvente regenerável
Processo Mariller ou da glicerina Absorventes: glicóis, glicerina e solução de carbonato de potássio em glicerol. Etanol 99,9% a 100%

40 Peneiras moleculares Passagem dos vapores de álcool entre camadas de resinas capazes de reter as moléculas de água. Patente de Hunt/Phoenix Mais rápido e mais eficiente que os arrastadores e substâncias absorventes (99,9%)

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45 QUESTÕES Qual a diferença entre a primeira e a segunda geração de etanol? Cite uma vantagem do etanol de segunda geração. Um dos processos mais importantes para produzir etanol de primeira e segunda geração é a fermentação. Explique o que ocorre nessa etapa. Durante a produção de etanol de segunda geração, em que etapa ocorre a transformação das fibras do bagaço e da palha em açúcares solúveis? Quais os polímeros complexos que estão presentes nas células de bagaço? Quais os materiais utilizados para fazer a desidratação do álcool etílico? Qual a matéria-prima e os produtos da Retificação (coluna D)?