Avaliação técnico-econômica do aproveitamento da lignina em biorrefinaria integrada 1G2G para obtenção de lignossulfonatos

• Main Author: Monteiro, Amanda Ladislau
• Publication Date: 2019
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Download full: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97131/tde-29012020-150935/
• topic: Análise Econômica; Bioprocess Simulation; Biorefinery; Biorrefinaria; Cana-de-açúcar; Economic analysis; Lignossulfonato; Lignosulfonate; Simulação de biopocessos; Sugarcane

A obtenção de etanol e outros produtos de interesse a partir de bagaço de cana-de-açúcar é de grande relevância nacional. De fato, no Brasil, o bagaço de cana-de-açúcar corresponde a um material abundante para uso como matéria prima em biorrefinarias, aumentando a possibilidade de incremento na produção de etanol sem necessidade de expansão da área plantada. Além disso, o uso do bagaço como matéria prima em um processo integrado nas usinas de produção de etanol de primeira geração tem sido demonstrado como favorável para aplicação no contexto brasileiro. Assim, no presente projeto foram realizados trabalhos experimentais e de simulação de biorrefinarias integradas 1G2G visando-se ao aproveitamento do caldo de cana-de açúcar e das frações carboidrato do bagaço excedente da cogeração de energia para produção de etanol, além do uso da lignina para obtenção de lignossulfonatos. Na primeira etapa, as amostras de bagaço foram secas e pré-tratadas com sulfito alcalino, sendo que o material sólido oriundo do pré-tratamento foi usado na etapa de hidrólise enzimática e os resultados obtidos foram utilizados na simulação do processo em uma biorrefinaria integrada 1G2G com auxílio do pacote computacional Aspen Plus®. Foram simulados quatro cenários diferentes, considerando a produção ou não de lignossulfonatos em reatores com 10% ou 14 % de carregamento inicial de sólidos na etapa de hidrólise enzimática. A realização da hidrólise enzimática do bagaço pré-tratado em reator de coluna com carga inicial de 14 % de sólidos resultou na hidrólise de 81,46% e 95,26% da glucana e xilana, respectivamente, em 72 h de processo. Com relação aos produtos obtidos nos cenários simulados de biorrefinarias, observou-se diminuição na produção de etanol de 105,77 L/TC (tonelada de cana) para 97,29 L/TC e de 107,38 L/TC para 96,72 L/TC nos cenários com 10% e 14% de sólidos no reator de hidrólise, respectivamente, quando foi incluída a produção de lignossulfonatos. Os cenários com produção de lignossulfonatos usando 10% e 14% de sólidos no reator de hidrólise resultaram, respectivamente, em 15,40 kg/TC e 17,24 kg/TC de lignossulfonatos. Com relação ao custo de investimento, este correspondeu a R$ 785,50 milhões para biorrefinaria 1G, enquanto os cenários integrados 1G2G apresentaram valores cerca de 17% a 30% superiores. No que concerne ao custo de produção de etanol, os cenários que apresentaram menor valor para etanol 2G foram os que consideraram produção de lignossulfonato (R$ 1,75/kg.Com relação à taxa interna de retorno (TIR), está se apresentou abaixo da taxa mínima de atratividade (TMA de 12%) nos cenários que continham apenas a produção de etanol 1G2G e eletricidade; porém, ao integrar-se a produção de lignossulfonato no processo, os valores da TIR aumentaram para 14,37% para o cenário com 10 % de sólidos e para 14,49% para o cenário com 14% de sólidos no reator. Demonstrou-se assim que a inclusão da obtenção de lignossulfonatos em uma biorrefinaria 1G2G de produção de etanol e eletricidade, com pré-tratamento sulfito alcalino para o bagaço de cana-de-açúcar, favorece a viabilidade econômica destas empresas, tornando a TIR superior à TMA.