Microusinas de etanol de batata-doce : viabilidade econômica e técnica

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Masiero, Sara Scomazzon
• Orientador(a): Trierweiler, Jorge Otávio, Trierweiler, Luciane Ferreira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Viabilidade econômica; Biocombustíveis; Batata doce; Etanol
• Palavras-chave em Inglês: Ethanol production; Sweet sorghum; Cassava; Sweet potato; Economic feasibility; Hydrolysis of granular starch; Stargen™ 002; Simultaneous hydrolysis; Fermentation
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/75879

Fatores ambientais e econômicos impulsionam mundialmente a produção de biocombustíveis. No Brasil, o etanol, produzido da cana-de-açúcar, já é um biocombustível estabelecido e substitui ca. 40% da gasolina, representando 13% do total de energia necessária para transportes. Nesse cenário, o Rio Grande do Sul (RS) é um grande comprador de etanol, tendo produzido nos últimos anos apenas 2% do consumo estadual de etanol hidratado combustível. O estado também consome em média 600 milhões de litros de etanol anidro por ano, adicionados na proporção de 25% à gasolina comum, e, a partir de 2010, 460 milhões de litros de etanol por ano para a produção de polietileno verde. Essa conjuntura demonstra uma oportunidade para aumentar a produção local de etanol. O presente trabalho buscou primeiramente avaliar a viabilidade da produção de etanol no Rio Grande do Sul em um modelo de microusinas descentralizadas (ca. 1.000 L.dia-1). Para tanto, foram empregados os indicadores econômicos, como valor presente líquido, taxa interna de retorno de investimento e tempo de retorno de investimento. Foram comparados cenários que empregaram apenas cana-de-açúcar e combinações de cana-de-açúcar, sorgo sacarino, mandioca e batata-doce. A utilização de cana-de-açúcar sem o consórcio com outra cultura se mostrou inviável, exceto quando mais de 40% ou 80% da produção, para as produtividades de 80 e 50 t.ha-1 respectivamente, é destinada ao consumo próprio. Entre os cenários com combinação de culturas, aqueles que combinaram sorgo com cana-de-açúcar e sorgo com batata-doce foram os únicos que se mostraram viáveis quando toda a produção foi destina à venda para terceiros. Quando produtividades médias de cana-de-açúcar próximas a 80 t.ha-1 podem ser alcançadas, verificou-se que a combinação dessa cultura com sorgo sacarino apresentou o melhor potencial entre os cenários avaliados. Já para regiões onde esses valores não são atingidos, o consórcio de sorgo sacarino e batata-doce se mostrou a melhor opção. Posteriormente, foram realizados experimentos em shaker para estudar a influência da concentração de substrato e da proporção de enzima na hidrólise a frio da batata-doce, determinar o melhor pré-tratamento, verificar a necessidade de suplementação do meio e do controle de pH na condução das hidrólises e fermentações simultâneas e finalmente testar a melhor condição em biorreator. Para hidrolisar o amido, empregou a mistura de enzimas Stargen™ 002 e, para suplementar o meio, o fertilizante NITROFOS KL. Em todos os experimentos, usou-se a cultivar BRS Cuia, cuja caracterização indicou teor de carboidratos de 28,7%, possibilitando a produção de 185 L.t-1 de etanol e 7.400 L. ha-1. A metodologia de superfície de resposta indicou a condição 200 g.L-1 de batata-doce e 45 GAU.g de batata–doce-1 como a que apresentou o melhor compromisso entre alta taxa de formação de glicose na primeira hora (8,3 g.L-1.h-1) e baixo consumo de enzimas. O pré-tratamento de uma hora que levou a maior concentração de glicose (14,3 g.L-1) foi na temperatura de 52°C na presença da mistura de enzimas. O estudo da hidrólise e fermentação simultâneas mostrou que a suplementação do meio não apresenta influência significativa, enquanto o controle de pH aumentou em aproximadamente 40% a produção de etanol. Os testes em biorreator reproduziram os resultados anteriores mesmo sendo realizados em ambiente semiestéril, que se aproxima da condição industrial.