Produção de Etanol.

1. Produção de Etanol. Acadêmicos Alan Mafra Analu Monalise Aragão Juliana Pinheiro Miguel Brys

2. História

3. O pró alcool teve seu início em 1975; • O programa de governo nada mais foi do que o incentivo á utilização em larga escala do álcool combustível; • Década de 1987 houve um declínio significativo do uso do álcool; • 1993 houve um novo aumento da produção e consumo de álcool combustível; • 2008 o álcool combustível já representa 12,6% da matriz energética brasileira;

4. Processos de preparação da cana-de-açúcar

5. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DA CANA PARA FABRICAÇÃO DO ÁLCOOL A importância da cana de açúcar pode ser atribuída à sua múltipla utilização, podendo ser empregada in natura, sob a forma de forragem, para alimentação animal, ou como matéria-prima para a fabricação de rapadura, melado, aguardente, açúcar e álcool.

6. CLIMA O clima ideal é aquele que apresenta duas estações distintas, uma quente e úmida, para proporcionar a germinação, perfilhamento e desenvolvimento vegetativo, seguido de outra fria e seca, para promover a maturação e consequente acúmulo de sacarose nos colmos.

7. CULTIVAR Esta etapa merece especial atenção do agricultor • Importância econômica; • Melhorias tecnológicas quando comparadas com aquelas que estão sendo cultivadas.

8. PREPARODOSOLO • O solo deve ser profundo, pesado, bem estruturados, férteis e com boa capacidade de retenção; • As unidades sucroalcooleiras não seguem uma linha uniforme de preparo do solo, tendo cada uma seu sistema próprio, variação essa que ocorre em função do tipo de solo predominante e da disponibilidade de máquinas e implementos.

9. PLANTIO • Setembro a outubro não é a época mais recomendada, devido à ocorrência de adversidade climática. Plantios efetuados nessa época propiciam menor produtividade agrícola e expõem a lavoura à maior incidência de ervas daninhas, pragas, assoreamento dos sulcos e retardam a próxima colheita. • Janeiro a março é o mais recomendado tecnicamente. Além de não apresentar os inconvenientes da outra época, permite um melhor aproveitamento do terreno com plantio de outras culturas.

10. COLHEITA A colheita inicia-se em maio e em algumas unidades sucroalcooleiras em abril, prolongando-se até novembro, período em que a planta atinge o ponto de maturação, devendo, sempre que possível, antecipar o fim da safra, por ser um período bastante chuvoso, que dificulta o transporte de matéria-prima e faz cair o rendimento industrial.

11. MATURAÇÃO • O ponto de maturação pode ser determinado pelo refratômetro de campo e complementado pela análise de laboratório. • Com a adoção do sistema de pagamento pelo teor de sacarose, há necessidade de o produtor conciliar alta produtividade agrícola com elevado teor de sacarose na época da colheita.

12. CORTE • O corte pode ser manual, ou mecanicamente, através de colheitadeiras; • Após o corte, a cana-de-açúcar deve ser transportada o mais rápido possível ao setor industrial, por meio de caminhão ou carreta tracionada por trator.

13. RECEPÇÃO DA CANA Realiza-se a coleta de amostra de cada lote: Uma inspeção visual é realizada nos colmos que devem ter sido colhidos recentemente pois devem ser moídos até 24 horas após o corte para evitar o crescimento de microrganismos que prejudicarão a fermentação causando perda de rendimento.

14. LAVAGEM • A fim de eliminar sujidades como terra, folhas, pedras e para reduzir a carga microbiana natural existente na sua superfície; • A não realização desta etapa acarretaria a presença de microrganismos que acabariam por diminuir a eficiência da etapa de fermentação.

15. MOAGEM A moagem produz um caldo, a garapa e o bagaço, parte sólida, rica em celulose.

16. FILTRAÇÃO • A mistura garapa-resíduo é filtrada, a garapa é aquecida para eliminar a água, formando um líquido viscoso e rico em açúcar, o melaço, do qual pode se obter tanto o açúcar como o álcool; • Além disso, a etapa de filtração é muito importante para retirar impurezas grosseiras tais como os bagacilhos, que são pequenas partículas de fibra de cana, entre outros fragmentos.

17. PREPARO DO MOSTO Mosto é todo caldo suscetível a fermentação. Para que se obtenha bons resultados na fermentação, é necessário que o mosto satisfaça algumas condições: • menor contaminação inicial por microrganismos, • adequada concentração de açúcares fermentáveis.

18. Fermentação

19. A fermentação é o processo biológico de degradação de açúcares para a produção de energia para a sobrevivência dos seres vivos. • A primeira ligação feita do crescimento microbiano com a produção de etanol foi feita por Louis Pasteur na segunda metade do século XIX. • A fermentação alcoólica é um dos vários tipos de fermentação, e é assim chamada por produzir etanol como purga.

20. Via de Embden-Meyerhof

21. Via Glicolítica

22. O processo • A fermentação é contínua e agitada, consistindo de 4 estágios em série, composto de três dornas no primeiro estágio, duas dornas no segundo, uma dorna no terceiro e uma dorna no quarto estágio. • As dornas têm capacidade volumétrica de 400.000 litros cada, todas fechadas com recuperação de álcool do gás carbônico

23. A fermentação é regulada para 28 a 30ºC. O mosto fermentado pela S. cerevisae contém cerca de 9% a 10% de álcool. • O tempo de fermentação varia, em média, de 6 a 8 horas.

24. Após a fermentação a levedura é recuperada do por centrifugação, em separadores que separam o fermento do vinho. O fermento, com uma concentração 60%, é enviado às cubas de tratamento. O vinho vai à destilação.

25. Após a separação do fermento do vinho, o fermento a 60% é diluído a 25. Regula-se o pH em torno de 3,0 com H2SO4 • O tratamento é contínuo e tem um tempo de retenção de aproximadamente uma hora. • Eventualmente é usado bactericida para controle da população contaminante.

26. Etanol Celulósico • A celulose é uma molécula que consiste em 3.500 a 10.000 unidades de glicose, unidas por ligações 1,4-glicosídica. • Na natureza, a celulose é hidrolisada pela ação de enzimas produzidas por certas bactérias, e fungos, porém, este processo é muito lento. • O custo atualmente é proibitivo

27. Destilação

28. Equipamentos: • Moendas. • Filtro e decantador de caldo. • Dornas. • Coluna de destilação ou destilador.

29. Coluna de destilação ou destilador: • Destilação é o processo de vaporizar o líquido para depois condensá-lo e recolhe-lo em outro recipiente. • Destilação Fracionada é empregada quando a diferença entre os pontos de ebulição doslíquidos da mistura é menor do que 80º C. Possui coluna de destilação. • O objetivo da coluna de destilação é criar várias regiões de equilíbrio líquido-vapor, enriquecendo a fração do componente mais volátil da mistura na fase de vapor. • O componente mais volátil é o álcool etílico. • Oálcool sem água (anidro) não pode ser obtido somente por destilação,são necessários outrosprocessos para que haja a separação desta mistura azeotrópica (96%de álcool +4%de água).

30. Coluna de refluxo simplificada: • A coluna de fracionamento também é chamada de coluna de refluxo. • Neste caso já teríamos uma concentração bem maior de álcool no destilado, do que de um alambique simples.

31. Coluna de refluxo simplificada

32. Condensador: • O condensador nada mais é que uma serpentina de cobre acondicionada dentro de um recipiente onde a água é usada como meio de troca de calor. • O topo da coluna deverá ser conectado a um condensador para resfriar o vapor e transformá-lo em líquido. • É importante que ele seja suficientemente grande para resfriar todo o vapor para a temperaturas abaixo de 35°C.

33. Condensador:

34. Outro dispositivo utilizado para se aumentar a graduação alcoólica durante a destilação são unidades chamadas controladores de refluxo. • Controladores de refluxo são um trocador de calor colocado na coluna e utilizado para controlar a condensação.

35. Detalhes dos equipamentos de destilação: • Material para a construção: • O aço inox, o cobre e o ferro galvanizado; tudo depende de uma questão de custo /beneficio.

36. Atualidades

37. Aplicações existentes • Na produção de biodiesel ( ésteres etílicos); • Em misturas com gasolina em motores de veículos; • Aditivo nos motores á diesel; • Puros em motores de veículos • Combustível para aviões; • Fonte de produção de hidrogênio para células á combustível;

38. Fontes alternativas de obtenção de Etanol * Obtenção através da alga vermelha Kappaphycus alvarezii

39. Processo de fabricação 1 – Reidratação da alga 2- Fervura 3- Adição de ácidos 4 – Adição de leveduras 5- Estufa a 30º C por 26 minutos

40. Vantagens • Produção bem maior na mesma área plantada e não ocupa terra (solo); • Não é preciso usar água doce para irrigar; • A cana tem de ser colhida e moída rapidamente. Já a alga, depois de seca, pode ser estocada, servindo para regular a safra.

41. Situação Econômica • *Exportações: Atualmente, a exportação de etanol representa 8% da balança comercial Brasileira, ou seja US$ 2,4 bilhões. • *Empregos: 1 milhão empregos diretos gerados. 85 % são de cortadores de cana. 25% Técnicos e engenheiros. Fonte: União das indústrias de cana de açúcar. • Consumo: Mercado interno: 17,2 milhões m3; Mercado externo: 3 milhões m3;

42. Álcool x Gasolina • Gasolina: • Não é uma substância pura: É uma mistura de centenas de hidrocarbonetos que têm entre 3 a 12 carbonos, proveniente de uma faixa da destilação do petróleo. • Há componentes mais leves e mais pesados na gasolina. Conforme o tempo passa, os mais leves se evaporam, deixando apenas os mais pesados.

43. Gasolina: • Diz-se então que: a gasolina "ficou velha" ou "estragou". • A evaporação dos componentes leves faz sobrar os mais pesados, que costumam ter octanagem menor. Quanto maior o número de carbonos na cadeia menor é a octanagem. • A gasolina vendida no Brasil tem, por lei, 22% de álcool etílico em volume na sua composição, para reduzir a emissão de poluentes.

44. Álcool: • O álcool, ao contrário da gasolina, é uma substância pura (etanol), embora seja encontrado nos postos como sendo uma mistura de 95% de etanol e 5% de água, em volume. • É um combustível que não deixa borras, sendo bem mais "limpo" que a gasolina, ao contrário do que se pensava nos primeiros anos do Proálcool. • Desvantagem: mais corrosivo no estado líquido que a gasolina, o que demanda um tratamento anticorrosivo nos metais que têm contato com o álcool em sua fase líquida.

45. Álcool: • Nikolaus Otto em 1872 inventou o motor a explosão usando o metanol como combustível. • O modelo “T” da Ford foi desenvolvido para funcionar a gasolina ou álcool ou ambos, isto em 1908.

46. Poder calorífico (capacidade de gerar energia): • O álcool por conter oxigênio na molécula, tem um poder calorífico menor que o da gasolina. • Isto explica a menor km/l de um motor a álcool em relação ao mesmo motor a gasolina. • O motor à gasolina faz 10 km/l comparado ao motor a álcool que faz 7,27 km/l.

47. Proporção estequiométrica: • O álcool tem proporção estequiométrica de 8,4:1 (8,4 partes de ar para cada parte de álcool) em massa, enquanto a gasolina tem 13,5:1. • Para a mesma massa de ar, é utilizado 60% a mais de massa de álcool. Em volume, é necessário mais 43% de álcool do que de gasolina. • Apesar de a gasolina fornecer mais 37,5% de energia, o fato de ser necessário 43% a mais de álcool para a mistura faz com que um motor ganhe em torno de 5% de torque e potência só de passar a queimar álcool.

48. Octanagem: • O álcool tem um maior poder antidetonante do que a gasolina. Enquanto a gasolina comum tem 85 octanas, o álcool tem o equivalente a 110 octanas. • Isto significa que ele consegue suportar maior compressão sem explodir espontaneamente. • Motor a álcool tem uma taxa de compressão maior do que um motor a gasolina. • Motores a álcool tendem a ter um rendimento térmico maior do que um motor a gasolina, compensando parte do menor poder calorífico.

49. Calor de vaporização: • O álcool tem um calor de vaporização de 0,744 MJ/l, enquanto a gasolina tem 0,325MJ/l. Isto quer dizer que o álcool necessita de mais do que o dobro de energia para se vaporizar.

50. Obrigado pela atenção. “O MAIS IMPORTANTE MERCADO DE ETANOL PARA O BRASIL É O BRASIL”