SEMINÁRIO-BETERRABA

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Biorrefinaria de etanol a partir da beterraba
Universidade federal do triângulo mineiro
Instituto de ciências tecnológicas e exatas
Departamento de engenharia de alimentos
Disciplina: ENERGIA RENOVÁVEL: BIOCOMBUSTÍVEIS
Emilly Rodrigues de Sousa e Michelle Tieko Kobayashi
Prof.ª Dr.ª Cássia R. Cardoso
Uberaba - MG
2019
INTRODUÇÃO
 A maior parte do combustível consumido no mundo é de origem fóssil: carvão mineral, petróleo e gás natural. 
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Substâncias extremamente poluentes.
Desenvolvimento de novos combustíveis de origem renovável é de fundamental importância.
Energia renovável: Biocombustíveis
Oriundos de produtos animais e vegetais
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 Conforme o art. 6º, inciso XXIV da Lei n. 9.478/97 [5]: 
Energia renovável: Biocombustíveis
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INTRODUÇÃO
 “Os biocombustíveis são compostos de biomassa renovável para o uso em motores a combustão interna ou, conforme regulamento, para outro tipo de geração de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil.” 
Etanol, biodiesel, biogás, bio-óleo entre outros. 
 No Brasil, o principal biocombustível utilizado é o etanol;
 após a criação do Programa Nacional do Álcool (Proálcool) em 1975;
Energia renovável: Biocombustíveis
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INTRODUÇÃO
desde 1920
expansão da produção para atender os consumidores. [1]
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INTRODUÇÃO
 Brasil apresenta dois períodos distintos de safra: 
de setembro a março no Norte-Nordeste;
de abril a novembro no Centro-Sul.
 Assim, o país produz etanol durante praticamente o ano todo;
 é o maior produtor no mundo de etanol de cana‐de‐açúcar com aproximadamente 27 bilhões de litros produzidos na safra [2].
Energia renovável: Biocombustíveis
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Figura 1: Localização das usinas de açúcar e bioetanol no Brasil.
Fonte: CTC – NIPE (2005)
 Os Estados Unidos (EUA) é maior produtor mundial de etanol, com aproximadamente 50 bilhões de litros produzidos na safra;
 porém, a produtividade do etanol da cana-de-açúcar por hora no Brasil (6.800 litros);
Energia renovável: Biocombustíveis
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INTRODUÇÃO
é quase o dobro da do etanol de milho nos Estados Unidos (3.800 litros) [3].
milho
 São instalações que integram processos de conversão de biomassa em biocombustíveis, insumos químicos, materiais, alimentos, rações e energia;
Energia renovável: Biocombustíveis
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INTRODUÇÃO
Biorrefinarias
otimizar o uso de recursos e minimizar os efluentes, maximizando os benefícios e o lucro [6].
BETERRABA BRANCA (AÇUCAREIRA)
 Hortaliça da família chenopodiaceae, é nativa da Europa, norte da África e Oeste da Ásia;
 países de clima temperado;
 no Brasil
 clima ameno, com T= 4 a 24°C [7].
Energia renovável: Biocombustíveis
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BIOMASSA EM ESTUDO
- São Paulo;
- Minas Gerais; 
- Estados do Sul;
Figura 2: Plantação de beterraba açucareira.
Fonte: Embrapa, 2010.
BIOMASSA EM ESTUDO
Energia renovável: Biocombustíveis
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Figura 3: Diferença entre beterraba açucareira e beterraba roxa.
Fonte: Embrapa, 2010.
 Beterraba açucareira não é avermelhada;
 folhas compridas e raízes longas;
 crescimento rápido;
 bem adaptado ao clima temperado;
 beta vulgaris Europa;
 lento processo de seleção;
 mais claras e doces.
Diferenças
BIOMASSA EM ESTUDO
 Importância econômica alto valor nutritivo e industrial; 
 destaque para produção de etanol na Europa; 
 fácil cultivo;
 propagação através da semente, podendo transplantar [7];
 melhores solos profundos, bem drenados e soltos, com alto teor de matéria orgânica e pH de 6 a 7.
Energia renovável: Biocombustíveis
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BIOMASSA EM ESTUDO
 Na Europa, importante fonte de açúcar;
 ano 2008, a União Europeia (EU) contabilizou a produção de mais 101.777.949 t de beterraba, de acordo com dados da FAO[8];
França com 29 t;
Alemanha com 25 t e os Estados Unidos também com 25 t;
Rússia com 22 t;
 sendo os restantes 10 maiores produtores a nível mundial do ano 2005 todos Europeus [9].
Energia renovável: Biocombustíveis
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30% da produção mundial
Energia renovável: Biocombustíveis
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Figura 4: Distribuição mundial da produção de beterraba sacarina. 
Fonte: SALEM NEWS, 2010.
Energia renovável: Biocombustíveis
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A PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA BETERRABA
 Preparação no solo e ter clima próprio para o cultivo;
 
 colhedeiras mecânicas que cortam a coroa, retiram a raiz do solo e agitam-na para retirar a maior parte da terra agarrada;
 beterraba é encaminhada para o caminhão, através de um tapete transportador na lateral da colhedeira;
 sendo depois transportada para a fábrica de etanol.
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pouco compacto, nem ser pedregoso e não ser alcalino, nem conter grande quantidade de água;
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Figura 5: Colheitadeira acompanhada de um caminhão que recolhe a beterraba.
Fonte: Coloradoguy.com, 2008.
A PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA BETERRABA
Energia renovável: Biocombustíveis
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 Carregamento é depositado e pesado na entrada da fábrica, e assim é dado início ao processamento.
 Primeiramente as beterrabas são lavadas para retirar a terra remanescente;
em seguida são cortadas em palitos ou fatiadas para aumentar a superfície de extração da sacarose [9]. 
 Os palitos são enviados para um difusor;
 à saída do difusor a beterraba contém um teor de umidade da ordem dos 95 %;
 depois é prensada até atingir 75 % de umidade, o que permite extrair parte do açúcar ainda residente nos palitos.
Energia renovável: Biocombustíveis
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A PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA BETERRABA
um tanque onde beterraba e água quente circulam em contracorrente, aumentando o tempo de contato e, consequentemente, a concentração de açúcar na solução aquosa resultante 
O líquido extraído é adicionado à restante solução açucarada;
os palitos são utilizados para formar pellets;
Energia renovável: Biocombustíveis
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A PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA BETERRABA
servem de forragem para gado e constituem uma fonte de rendimento complementar no processo de conversão de beterraba em etanol.
FLUXOGRAMA
Energia renovável: Biocombustíveis
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Fluxograma 1: Processo de uma biorrefinaria de etanol a partir da beterraba.
Matéria-prima
Coroa
(folhas)
Beterraba
Carbonização
Carvão vegetal
Utilizado para alimentar a caldeira
Lavadas
Cortadas/fatiadas
Difusão
Prensagem
Solução açucarada
Utilizado como adubo
95% umidade
75% umidade
Bagaço
Fonte: Os autores, 2019.
A PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA BETERRABA
O sumo de beterraba que sai do difusor é então submetido ao processo de evaporação para aumentar a sua concentração em açúcar, formando um xarope espesso;
 o caldo fermentado, que constitui a fase líquida e onde se encontra o etanol;
 as leveduras responsáveis pela fermentação;
 e o CO2.
Energia renovável: Biocombustíveis
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Este é fermentado e origina três produtos após a fermentação: 
Energia renovável: Biocombustíveis
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Prensagem
Bagaço
FLUXOGRAMA
Pellets
Moagem
Secagem
Solução açucarada
Evaporação
Xarope
Caldo fermentado + leveduras
Fermentação
CO2
O gás carbônico obtido na fermentação pode ser utilizado em inúmeras aplicações industriais, tais como carbonatação em cervejas, refrigerantes ou água; 
 o caldo fermentado contendo leveduras, passa por um processo de centrifugação; 
 
Energia renovável: Biocombustíveis
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A PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA BETERRABA
ocorre a separação das leveduras do restante do caldo, para serem tratadas;
 são novamente introduzidas no tanque de fermentação, reciclando material e diminuindo o consumo energético do processo.
Energia renovável: Biocombustíveis
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Fermentação
CO2
FLUXOGRAMA
Utilizado para carbonatação em cervejas, refrigerantes ou água.
Caldo fermentado + leveduras
Centrifugação
Tratamento da levedura
Destilação
 Após o tratamento das leveduras, obtém-se o caldo açucarado que passa por um processo de separação de misturas;
obtendo-se Etanol hidratado + CO2
 ao deixar a torre de recuperação, o CO2 resultante é novamente utilizado na carbonatação em cervejas, refrigerantes ou água; 
Energia renovável: Biocombustíveis
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A PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA BETERRABA
destilação
Torre de recuperação
nessa torre realiza-se a lavagem do CO2 em contracorrente com água visando à recuperação do etanol;
Após a recuperação do Etanol hidratado, este passa por um processo de desidratação, utilizando-se Peneiras Moleculares;
 ao sai das peneiras, obtemos como produto 
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A PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA BETERRABA
utiliza como elemento desidratante substâncias minerais chamadas zeólitos (estruturas cristalinas de alumínio-silicatos)
etanol anidro
utilizado como combustível
 Outro resíduo gerado após a destilação do caldo açucarado, é a vinhaça;
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A PRODUÇÃO DE ETANOL A PARTIR DA BETERRABA
utilizada como adubo, através de sulcos de infiltração
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Destilação
FLUXOGRAMA
Etanol hidratado + CO2
Torre de recuperação
CO2
Etanol hidratado 
Utilizado para carbonatação em cervejas, refrigerantes ou água
Peneiras moleculares
Etanol anidro 
Utilizado como combustível
Vinhaça
Utilizado como adubo
[1] LEITE, Rogério Cezar de Cerqueira and LEAL, Manoel Régis L. V. O biocombustível no Brasil. Revista Novos Estudos. - CEBRAP ,2007, n.78, pp. 15-21. 
[2] A produção de cana-de-açucar no Brasil (e no mundo). Disponível em: https://www.novacana.com/cana/producao-cana-de-acucar-brasil-e-mundo>. Acesso em: 15/jun. de 2019
[3] KOHLHEPP, Gerd. Análise da situação da produção de etanol e biodiesel no Brasil. Revista Estudos Avançados, 2010, vol.24, n.68, pp. 223-253
[4] UNICA – União da Indústria de Cana-de-Açúcar. Produção e Uso do Etanol Combustível no Brasil: respostas às questões mais frequentes. São Paulo, 2007. 
[5] BRASIL. Lei nº 9.478, de 06 de Agosto de 1997. Constituem monopólio da União, nos termos do art. 177 da Constituição Federal.
[10] Uso de beterraba para produção de etanol causa disputa em pequena cidade dos EUA. 2014. Disponível em: https://jornalcana.com.br/uso-de-beterraba-para-producao-de-etanol-causa-disputa-em-pequena-cidade-dos-eua/.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[6]
[9] El BASSAM, N., 2010, Handbook of Bioenergy Crops – A Complete Reference to Species, Development and Applications, Reino Unido: Earthscan
[8] Brazil, em: D. Pimentel, ed. 2008, Biofuels, Solar and Wind as Renewable Energy Systems – Benefits and Risks, Springer, Cap. 13.
[11] Peneiras moleculares.Disponível em: < https://www.procknor.com.br/br/artigos/a-desidratacao-de-alcool-por-peneira-molecular>. Acesso em: 24 jun/2019.
[12] Prodrução de Co2 a partir da fermentação. Disponível em:< http://www.universidadecanavieira.com.br/informativos/producao-de-co2-a-partir-da-fermentacao-e-solucao-para-usinas>. Acesso em: 24 jun/2019.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BNDES. Documento de base para discussão sobre um programa de ampliação da produção de álcool no Brasil com vistas à exportação. 2003. Disponível em: . Acesso em: JUN/2019.
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OBRIGADA!
Energia renovável: Biocombustíveis