Inovação e otimização no processo de produção de etanol a partir de batata-doce

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Schweinberger, Cristiane Martins
• Orientador(a): Trierweiler, Jorge Otávio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Etanol : Produção; Batata doce
• Palavras-chave em Inglês: Starch; Sweet potato; CO2; Distillation; Ethanol; Fermentation; Hydrolysis
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/143930

No contexto energético o bioetanol tem recebido considerável atenção, por questões ambientais e também pela redução da dependência dos combustíveis de origem fóssil. Embora o Brasil seja o segundo maior produtor mundial de etanol, a produção está concentrada em determinadas regiões, enquanto o Rio Grande do Sul é basicamente um importador. Para mudar tal situação, a batata-doce é uma matéria-prima atrativa, por ser rica em amido e possuir características agronômicas vantajosas. Visando colaborar para a viabilização em maior escala da produção de etanol a partir de batata-doce, o presente trabalho reúne estudos sobre este tema. De trabalhos anteriores desenvolvidos no GIMSCOP, ficou o desafio da obtenção de teores de etanol no vinho entre 10 – 12% (v/v), o que foi alcançado neste trabalho com o aumento da concentração batata: água para 1,5 kg: 1 L. A enzima comercial Stargen 002, recomendada pelo fabricante para o amido granular, foi utilizada para a hidrólise. Em ensaios amido granular vs. batata pré-aquecida em banho-maria (a 76oC), foi obtido um teor de etanol de 9,25% (v/v) em 24 h com o aquecimento prévio, enquanto que com a batata-doce crua o teor foi de 6,13% (v/v) em 58 h. Portanto, o método com a batata pré-aquecida foi selecionado, onde após o pré-aquecimento três processos são conduzidos em única etapa: hidrólise, fermentação e redução da viscosidade. Como resultado de um planejamento composto central, a temperatura e o tempo do processo apresentaram efeitos significativos, com maior sensibilidade à temperatura do que ao tempo. Como a temperatura praticada já estava em torno do ótimo (34oC), o maior ganho foi na redução do tempo, de 24h para 19h. Objetivando aumentar a eficiência de conversão, foi avaliado o efeito do pré-aquecimento em micro-ondas e também do amadurecimento da batata pós-colheita (atuação das próprias amilases ao longo do tempo). O amadurecimento foi positivo, o pico na produção de etanol foi em 25 dias após a colheita. Não foi observado ganho no pré-aquecimento com micro-ondas. Na estimativa de custos do processo, a levedura e a matéria-prima implicaram nas maiores frações do custo total. Visando um futuro processo de destilação com injeção de CO2, é apresentado um estudo teórico-experimental sobre o equilíbrio da mistura água-etanol-CO2 incluindo o estudo experimental de injeção de CO2 em um vinho de batata-doce. Viu-se que são necessários aperfeiçoamentos no modelo e no aparato experimental. Contudo, os resultados experimentais mostraram que se conseguem maiores concentrações de etanol no condensado nas menores vazões de CO2. Foi identificada uma relação linear entre a umidade da batata-doce e o teor de açúcares redutores totais (ART), resultando em uma proposta de estimativa interessante pela praticidade, mas se aconselha que a curva seja construída com dados de um tipo de batata e de fontes controladas. Também, um bom ajuste de curva requer que o método analítico empregado na produção dos pontos seja confiável. Foi iniciado um estudo comparativo de métodos, que deve ser continuado a fim de maximizar a quantificação de glicose com o menor custo de análise.