1 Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Tecnologias IPT Setor Sucro-Alcooleiro Antonio Bonomi IPT – Divisão de Química Workshop sobre Diversificação

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Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro

Tecnologias IPT

Setor Sucro-Alcooleiro

Antonio BonomiIPT – Divisão de Química

Workshop sobre DiversificaçãoProdutiva da Cana-de-Açúcar:

Novos Processos, Produtos e Negócios

Maceió, Setembro de 2004

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PHB e PHB/HVDescrição: Cultivo de bactérias selecionadas que acumulam

poli-3-hidroxibutirato (PHB) ou seu copolímero PHB/HV em biorreator com condições controladas de oferta de nutrientes, usando sacarose, frutose e glicose como fonte de C. Utiliza co-substrato para biossíntese de PHB/HV. O produto é, em seguida, extraído e purificado.

Uso: O PHB e o PHB/HV podem ser utilizados na confecção de embalagens e utensílios plásticos de descarte rápido. Na área médica, na fabricação de fios de sutura, moldes e pinos de implantes e na liberação controlada de ativos.

Importância: Polímero biodegradável e biocompatível. Interesse do mercado externo.

Estágio: Fase industrial em pequena escala (50 toneladas/ano) .

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PHB e PHB/HV

Dados Técnico-Econômicos (uso em embalagens e utensílios)

• Rendimento (real): 0,3 a 0,4 kg de produto / kg de sacarose

Estimativas:• Investimento: US$ 30 a 40 milhões (2000 a 3000

toneladas/ano)• Custo do produto: US$ 2.000 a 3.000/tonelada• Preço de venda: US$ 4.000 a 5.000/tonelada.

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PHAmcl e PHB/HPEDescrição: Cultivo de bactérias selecionadas que acumulam

outros PHAs (PHAmcl e PHB/HPE) em biorreator com condições controladas de oferta de nutrientes, usando sacarose, frutose e glicose como fonte de C. O produto é, em seguida, extraído e purificado.

Uso: Podem ser utilizados na produção de filmes de recobrimento. Na área médica, na fabricação de moldes de implantes e na liberação controlada de ativos.

Importância: Além de biodegradáveis e biocompatíveis, devido à sua composição monomérica, possui propriedades diferentes das do PHB, atendendo requisitos para outras aplicações. Existe interesse do mercado externo.

Estágio: Laboratório, otimização do processo

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PHAmcl e PHB/HPE

Dados Técnico-Econômicos (estimativas)

• Rendimento: 0,2 a 0,3 kg de produto / kg de carboidratos • Investimento: US$ 5 a 10 milhões (50 toneladas/ano)• Custo do produto: US$ 20 a 50/kg• Preço de venda: US$ 100 a 200/kg

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Tecnologias para o Setor Sucro-Alcooleiro

FRUTOSE E GLICOSE

• Após a inversão da sacarose faz-se a separação da glicose por crioresfriamento e a cristalização da frutose a partir da solução concentrada remanescente.

• O processo convencional utiliza separação cromatográfica que é muito cara. A tecnologia proposta utiliza equipamentos comuns às usinas de açúcar e álcool.

• Não há geração de resíduos.• O processo foi desenvolvido em laboratório (1L) e

patenteado e necessita ser ampliado para escala piloto (100L).

InversãoÁgua

Sacarose

Ácido ou enzima

Crioresfriamento

Glicose

Cristalização

Frutose

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FRUTOSE E GLICOSE

Dados Técnico-Econômicos (estimativas):

• Rendimento: 500kg de glicose + 500kg de frutose/ton açúcar• Investimento para a unidade piloto: R$ 400.000,00 • Custo de produção: R$ 2,00/kg• Preço de venda: R$ 3 a 6,00/kg

Observação: O Brasil importa toda a frutose consumida, cerca de 1.000 t/ano

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SORBITOL E MANITOL

• Após a inversão da sacarose faz-se a sua hidrogenação obtendo-se uma solução contendo sorbitol e manitol. O manitol é separado por crioresfriamento. O sorbitol é separado por cristalização a partir da solução concentrada remanescente.

• O processo convencional utiliza separação cromatográfica que é muito cara. A tecnologia proposta utiliza equipamentos comuns às usinas de açúcar e álcool.

• Não há geração de resíduos.• O processo foi desenvolvido em laboratório (1L) e necessita ser

ampliado para escala piloto (100L).

InversãoÁgua

Sacarose

Ácido ou enzima

Crioresfriam.

Manitol

Cristalização

SorbitolHidrogenaçãoHidrogênio

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SORBITOL E MANITOL


• Rendimento: 500kg de sorbitol + 500kg de manitol/ton açúcar• Investimento para a unidade piloto: R$ 400.000,00 • Custo da produção: R$ 2,00/kg• Preço de venda: R$ 3 a 6,00/kg

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BIOINSETICIDA• Descrição - tecnologia para produção de bioinseticida à

base de Bacillus thuringiensis e Bacillus sphaericus.

• Uso - utilizado em ambientes de proliferação da larva de mosquitos transmissores de doenças como dengue, febre amarela e outras.

• Importância – o bioinseticida apresenta especificidade ao inseto alvo, não acarreta acúmulo de resíduos no meio ambiente e não é tóxico ao homem e aos animais não alvo, possuindo ação duradoura.

• Estágio da Tecnologia: Industrial – disponível para repasse.

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BIOINSETICIDA


• Rendimento: 0,4 kg de biomassa / kg de substrato; 1,0 kg de biomassa / kg de extrato de

levedura• Investimento: US$ 2 milhões / 360 toneladas de

formulado/ano• Custo do produto: US$ 4.000 / tonelada formulado• Preço de venda: US$ 15.000 / tonelada formulado.

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FRUTOOLIGOSSACARÍDEOS (FOS)

Descrição: tecnologia para produção de frutooligossacarídeos, a partir da sacarose, usando frutosiltransferase

• O projeto está sendo desenvolvido conjuntamente pelo IPT e pelo ICINAZ – Instituto Cubano de Investigaciónes Azucareras.

• Principais aplicações dos frutooligossacarídeos (FOS): são edulcorantes de baixo valor calórico, não são cariogênicos, previnem o câncer do colon, diminuem o nível de colesterol, fosfolipídeos e triglicerídeos no sangue e estímulam da absorção de cálcio, magnésio, ferro e principalmente inibição de infecções causadas por Salmonella em frangos recém-nascidos.

Estágio da Tecnologia: Laboratório (produção da frutosiltransferase).

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FRUTOOLIGOSSACARÍDEOS (FOS)


• Rendimento: 600 kg de FOS / ton de sacarose

• Preço de venda: US$ 300 / kg de FOS.

Observação: quantidade de FOS comercializada 12.000 ton (1995).

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INOCULANTES - FBN em LEGUMINOSAS

Descrição: Cultivo em biorreator de bactérias responsáveis pela fixação biológica de nitrogênio em leguminosas, sob condições controladas seguido de formulação do produto.

Uso: Inoculante utilizado durante a semeadura de soja. Estabelece-se uma simbiose microrganismo/planta responsável pela fixação do nitrogênio atmosférico, usado pelo vegetal para seu crescimento.

Importância: Substituição de fertilizante nitrogenado. Existem unidades de produção no Sul/Sudeste, bem como produtos importados, havendo necessidade de transporte de inoculantes para áreas plantadoras de soja no restante do país.

Estágio: Industrial, disponível para repasse.

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INOCULANTES - FBN em LEGUMINOSAS


• Rendimento: 0,4 kg de biomassa / kg de glicerol 1,0 kg de biomassa / kg extrato de

levedura • Investimento: US$ 500.000 (500 toneladas

formulado/ano)

• Custo do produto: US$ 1.000 a 2.000 / tonelada formulado

• Preço de venda: US$ 5.000 a 6.000 / tonelada formulado.

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Celulose de Bagaço

Descrição: Processos de alto rendimento e semiquímicos a partir de bagaço desmedulado de cana-de-açúcar Estes processos incluem: • CTMP - Processo quimotermomecânico • Processos semiquímicos

Com a mesma configuração e equipamentos pode-se conduzir processos diferentes conforme o produto desejado.

Produtos: Pastas ligno-celulósicas para fabricação de: • Papel tipo kraft liner • Miolo corrugado.

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Celulose de Bagaço

Vantagens: Possibilidade de transformar o bagaço de cana-de-açúcar em produtos com maior valor agregado.

Impacto ambiental: Seus efluentes possuem alta taxa de DBO, mas são de tratabilidade usual. Caso seja implantado perto da usina de açúcar e álcool, seus efluentes podem ser misturados com os destes processos.

Estágio da Tecnologia: Piloto

• A implantação do processo desde o bagaço integral precisa ser testada. • A utilização do bagacilho, gerado no desmedulamento, que não a queima precisa ser avaliada e testada.

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Celulose de Bagaço

Dados Técnico-Econômicos:

• Rendimento: 60 - 80% com base no bagaço desmedulado 20 - 23% com base no bagaço bruto.

• Investimento (unidade típica): 300 a 400 mil US$/ton produto

• Custo do produto: 290 a 320 US$/tonelada de produto

Observação: O produto em forma de pasta não tem praticamente

mercado. A ele deve estar acoplada uma unidade para

produção de um produto acabado (caixas de papelão).

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Etanol de Bagaço

Descrição: Produção de etanol a partir do bagaço: pré-tratamento (com NaOH a quente ou mecânico) e sacarificação (hidrólise enzimática) e fermentação simultâneas.

Vantagens e importância para o setor: consumo do bagaço excedente e incremento da produção de etanol.

Impacto ambiental: geração de resíduos sólidos e vinhaça adicional.

Estágio da Tecnologia: Laboratorial (tecnologia a ser atualizada).

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Biodigestão de Vinhaça

Descrição: Tratamento anaeróbio de vinhaça de caldo misto, em reator de fluxo ascendente com leito de lodo (UASB).

Vantagens e importância para o setor: Saneamento ambiental, produção de energia (biogás) e maior disponibilidade de bagaço;

Impacto ambiental: Saneamento e produção de energia.

Estágio da Tecnologia: Semi – Industrial (biodigestor de 500 m3).

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Biodigestão de Vinhaça

Dados Técnico-Econômicos:

• Rendimento: 10 m3 de biogás (60 a 65 % metano)/m3 vinhaça.

• Investimento: Unidade típica: 120.000 litros de álcool/dia 12,5 litros de vinhaça/litro de álcool US$ 1,0 a 1,5 milhões.

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Materiais de Referência Certificados

Descrição:

• São produtos altamente homogêneos e estáveis preparados sob

rigoroso controle pelo IPT.

• Possuem propriedades certificadas através métodos de referência ou

do trabalho colaborativo de diversos laboratórios de alta qualificação

e experiência.

• O IPT disponibiliza atualmente mais de 130 materiais de referência

utilizados por centenas de empresas no Brasil e no exterior (EUA,

Europa, Japão, Coréia, Austrália, África do Sul, etc.)

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São empregados na calibração de instrumentos e na validação de métodos de medição.

São exigidos por esquemas de credenciamento ISO 9000, ISO 17025, ISO 14000, OHSAS, QS 9000, etc.

Permitem atender à exigências da legislação de diversos países, inclusive o Brasil.

Garantem a qualidade das medições dos produtores e, portanto, de seus produtos.

Dão credibilidade aos produtores frente às exigências dos clientes.

Reduzem ou eliminam o efeito de Barreiras Técnicas à Exportação (BNTs).

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Demanda de Materiais de Referência de Álcool Etílico:

• Produtores – Copersucar

• Entidades setoriais - UNICA

• Consumidores de álcool etílico no Brasil e no exterior

• Laboratórios de monitoramento de combustíveis (ANP)

• Traders

• Empresas inspetoras

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Produtos Necessários:

Etanol anidro (1 padrão): Massa específica (780 a 820kg/m3)

pH (escala específica para etanol)

Etanol hidratado (3 padrões): Massa específica (780 a 820kg/m3) Acidez ou pH (entre 6 e 8) Condutividade (100 a 500 S/m) Teor alcoólico (91 a 94%) Cl- (0,4 a 1,2 ppm) SO4

2- (3 a 5 ppm) Fe3+ (2 a 5 ppm) Na+ (0,4 a 1,2 ppm)

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Dados de Produção:

Capacidade de produção: • até 1 lote por trimestre de cada produto; • até 200 frascos / lote.

Custo por frasco: • cerca de R$200,00.

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Serviços Técnicos Especializados

• Diagnóstico da combustão de bagaço de cana em caldeiras quanto à

eficiência energética e emissões - proposição medidas otimização.

• Otimização energética dos processos de evaporação e destilação.

• Avaliação e otimização do circuito de geração de potência na usina.

• Gaseificação do bagaço de cana.• Avaliação da combustão de palha de cana em caldeiras

(incluindo emissões).• Peletização de bagaço de cana.• Software para otimizar a unidade de geração de potência de

uma usina integrada de açúcar / álcool / eletricidade.

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Contatos no IPT

Tecnologia Contato E-mail Telefone

PHB e PHB/HV José Geraldo C. Pradella [email protected] (11) 3767-4542

PHAmcl e PHB/HPE Maria Filomena Rodrigues [email protected] (11) 3767-4827

Frutose e Glicose Marco Giulietti [email protected] (11) 3767-4888

Sorbitol e Manitol Marco Giulietti [email protected] (11) 3767-4888

Bioinseticida Elda Sabino [email protected] (11) 3767-4828

FOS Alfredo E. Maiorano [email protected] (11) 3767-4829

Inoculantes José Geraldo C. Pradella [email protected] (11) 3767-4542

Celulose de Bagaço José Mangolini [email protected] (11) 3767-4445

Etanol de Bagaço Antonio Bonomi [email protected] (11) 3767-4828

Biodigestão de Vinhaça Clarita S. Peres [email protected] (11) 3767-4750

Materiais de Referência Ricardo Zucchini [email protected] (11) 3767-4661

STE Energia João F. Peral Cespedes [email protected] (11) 3767-4793

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