VALORIZAÇÃO INTEGRAL DA BIOMASSA - eq.ufrj.br Res Agroind... · (Chains of glucose sugar) ... Prof. Maria Alice Z. Coelho Aproveitamento do coco verde: Transformando a ameaça dos

________________________________________________________Valorização de Resíduos Agroindustriais - Prof. Maria Alice Z. Coelho

VALORIZAÇÃO INTEGRAL DA BIOMASSA

O conceito do uso de fontes renováveis estáimplicitamente conectado com a idéia de Valorização

Integral, destacando a importância do uso completo do produto entregue pela natureza (agricultura)


CO 2

Fotossíntese

Consumidor

Resíduos

Resíduos: coco, sisal, banana, abacaxi, etc.


Oportunidades de valorizaçãode recursos agroflorestais

Produção alimentarProdução biomateriaisProdução biomoléculasProdução bioenergiaProdução combustíveisProdução calorProdução eletricidade


Variáveis críticasEmpregoRendaUso do soloLogística de estocagem / transporteInfra-estruturaDesenvolvimento territorial / regionalCompetitividade Desafios

InformaçãoMutação tecnológica

Controle de riscosCiclo de vida

Comércio internacionalConquista da competitividade


Biomassa: Fonte Básica

BiocombustíveisBiomateriais

Energia Térmica e ElétricaDerivada de Biomassa Residual


Composição Típica da Biomassa

45%5%

25%25%

Lignin

OtherCellulose

(Chains of glucose sugar)

Hemicellulose(Chains of xylose and arabinose in hardwoods;mannose and xylose in softwoods)

Softwoods

Hardwoods

MSW

Crop residues


Aplicações Alimentares versus Não-Alimentares



Como substituir o petróleo como

matéria - prima?


Árvores comoFábricasQuímicas

Possíveis rotas de química verde para

exploração e valorizaçãode metabólitos

produzidos pelas árvores


Esquema de separação dos componentes da biomassa


Componentes extraídos dos FRUTOS e FOLHAGENS


Componentes extraídos das SEMENTES


Componentes extraídos da HEMICELULOSE


Componentes extraídos da CELULOSE


Componentes extraídos da LIGNINA


Composição de alguns Resíduos Lignocelulósicos


Hidrólise Enzimática da Celulose


Composição de Matérias-Primas Amiláceas


Hidrólise Enzimática do Amido


Composição de Matérias-Primas Sacaríneas


Composição de Matérias-Primas Proteicas


Hidrólise Enzimática da Proteína

Exopeptidases - atuam somente nos finais das cadeias polipeptídicas na região N ou C terminalregião amino terminal livre = aminopeptidasesregião carboxi terminal livre = carboxipeptidases

Endopeptidases atuam preferencialmente nas regiões internas da cadeia polipeptídica, entre asregiões N e C terminal:Proteases de serinaProteases de treoninaProteases de cisteínaProteases de ácido aspárticoMetaloproteasesProteases de ácido glutâmico


Biorrefinarias:

Ferramenta de Integração para

Valorização Total dos Resíduos


Resíduos da Viticultura


Soro de Queijo


Aproveitamento do coco verde: Transformando a ameaça dos resíduos em alternativas eco-eficientes

• Produção de mantas e telas para proteção do solo através do controle da erosãoe na recuperação de áreas degradadas (fibra tecida em forma de manta biodegradável)

• Componente de substratos a base de turfa (alta capacidade de retenção de água, elevada aeração do sistema radicular, grande estabilidade dos valores de pH e condutividade elétrica do meio)

• Fonte de fibra celulósica na mescla de polpa para resistência e flexibilidade do papel (menor quantidade de polpas extraídas de madeiras como pinheiros e eucaliptos)

• Substrato na produção de enzimas por Fermentação no estado sólido (celulases, xilanases, pectinases e outras)

• Complementação alimentar animal após tratamento químico

• Em matrizes poliméricas (compósitos reforçados com fibras naturais: boa rigidezdielétrica, melhor resistência ao impacto e características de isolamento térmico e acústico)

• Construção civil (usada com cimento especial de baixo teor de alcalinidade)


Produção de Álcool a partir de Diferentes Fontes



Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol Transformações após o Protocolo de Kioto

Composição da Cana de Açúcar após colheita:Açúcar: 12-18%Fibra: 12-14% (sem computar os resíduos de colheita)Cera 0,1-0,3%Cinza: 2-3%

85 L/TC•Etanol:Etanol (Destilaria Autônoma)

42 L/TC•Etanol:67 kg/TC•Açúcar:

Açúcar / Etanol (50/50) (Usina com Destilaria anexa)

7 L/TC•Ethanol do melaço:120 kg/TC•Açúcar:

Conversão da sacarose da cana:Usina de açúcar


Bagaço de Cana

21,719,520,7LIGNINA %

26,025,025,2HEMICELULOSE %

41,247,746,6CELULOSE %

MEDULAFIBRABAGAÇO INTEGRAL

Bagaço excedente


Palha de Cana

9,7%UMIDADE8,0%CINZA

4,3%OUTRAS MATÉRIAS ORGÂNICAS

12,7%LIGNINA25,6%HEMICELULOSE

45,1%CELULOSE


Potencial de conversão do Bagaço em etanol

Kg Kg litroshidrolise fermentação

celulose 200 glicose 209 etanol 123hemicelulose 158

lignina 100 xiloseproteinas 17 arabinose 126 etanol 63

cinza 25agua 500 total 186


Sucroquímica(açúcar, xarope e melaço)

FrutoligosacarídeosPolihidroxibutirato(PHB)Ácido láctico e polilactinasÁcidos orgânicos: cítrico, glucónico, málico e itacónico (outros ácidos)Aminoácidos 1-3 propanodiol2-3 butanodiolXantana e DextranaEsteres de sacarose Alcoolquímica (etanol)

Rota fermentativa:Ácido acético

Rota Química:- Etileno: polímeros- Aldeído: ácido acético, acetatos


Produtos a partir de bagaço (futuramente resíduos da colheita: pontas e folhas)

Furfural, álcool furfurílico, resinas e derivados químicos a partir da rota do furfuralxilose e xilitolhidrólise de bagaço para: hexoses fermenteciveis para etanol, Sucroquímica, HMF e derivadoslignina e derivados de ligninapapelão e celulose de bagaçoaglomerados e MDF


A cera apresenta os seguintes níveis de concentração dependendo do tipo de solo, da idade da cana, do tipo de colheita (cana queimada ou crua), dentre outros:

• cera recuperável na torta está próxima de 0,1% da cana • entre 1,5 e 3,5 % na torta de filtro úmida;• entre 5 e 15 % na torta de filtro seca;

Utiliza-se o processo de extração com solvente

Na cera de cana-de-açúcar estão presentes fitoesteróis e o policosanol (P.P.G), benéficos para a saúde.

Cera de Cana


Recirculação na fermentação: Biostil e outros (dificuldades operacionais)

Concentração por membranas (custo elevado)

Concentração térmica (incrustações, consumo energético elevado)

Biodigestão (baixa taxa de conversão, inibição pelo sulfato)

Precipitação de sais (geração de resíduos sólidos)

Combustão do vinhoto concentrado (custo elevado, fusão dos sais)

Rotas para tratamento do vinhoto

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