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

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Presentation Transcript
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Produção de Etanol.

Acadêmicos

Alan Mafra

Analu Monalise Aragão

Juliana Pinheiro

Miguel Brys

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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;
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Processos de

preparação

da cana-de-açúcar

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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.

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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.

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CULTIVAR

Esta etapa merece especial atenção do agricultor

  • Importância econômica;
  • Melhorias tecnológicas quando comparadas com aquelas que estão sendo cultivadas.
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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.
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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.
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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.

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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.
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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.
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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.

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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.
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MOAGEM

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

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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.

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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.
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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
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Equipamentos:

  • Moendas.
  • Filtro e decantador de caldo.
  • Dornas.
  • Coluna de destilação ou destilador.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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;
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Fontes

alternativas

de obtenção

de Etanol

* Obtenção através da alga vermelha Kappaphycus alvarezii

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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

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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.
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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;
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Obrigado pela atenção.

“O MAIS IMPORTANTE

MERCADO DE ETANOL

PARA O BRASIL É O BRASIL”