06 - Etanol

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IFRN – NOVA CRUZ –
DISCIPLINA: 
Prof.:
Biocombustível
Líquido
Etanol
TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS
BIOCOMBUSTÍVEIS
Samuel Alves de Oliveira 06
Etanol
O etanol (CH3CH2OH), também chamado 
álcool etílico, é UMA SUBSTÂNCIA 
ORGÂNICA OBTIDA DA FERMENTAÇÃO 
DE AÇÚCARES, hidratação do etileno ou 
redução de acetaldeído.
Pode ser utilizado como COMBUSTÍVEL 
PARA MOTORES DO TIPO OTTO. 
Substituindo parcial ou totalmente a 
gasolina.
Atualmente é o BIOCOMBUSTÍVEL MAIS 
PRODUZIDO E CONSUMIDO NO MUNDO.
INTRODUÇÃO
Matérias-primas para produção e etanol
SACAROSE DE CALDO
• Cana-de-açúcar
• Beterraba açucareira
• Qualquer caldo adocicado
SACAROSE DE AMIDO
• Milho
• Mandioca
• Batata
• Qualquer fonte de amido
INTRODUÇÃO
ETANOL COMO COMBUSTÍVEL VEICULAR
O primeiros testes do etanol como 
combustível veicular foram FEITOS POR 
HENRY FORD NOS SEUS PRIMEIROS 
MODELOS DE CARRO.
O uso de etanol como combustível foi 
abandonado após OS COMBUSTÍVEIS 
FÓSSEIS (GASOLINA) SEREM DE 
MENOR CUSTO NA ÉPOCA que o etanol.
Ao longo dos anos HOUVERAM VÁRIOS 
TESTES DO USO DO ETANOL para 
caminhões, ônibus, navios e aviões. 
INTRODUÇÃO
ETANOL COMO COMBUSTÍVEL VEICULAR
Com a alta do preço do petróleo na década 
de 1970, o ETANOL VOLTOU A SER USADO 
COMO COMBUSTÍVEL VEICULAR.
O ETANOL POSSUI UMA MELHOR 
OCTANAGEM (melhor combustão por 
explosão) do que a gasolina.
No BRASIL O ETANOL É USADO COMO 
ADITIVO VEICULAR a gasolina (20% a 25%).
O Brasil desenvolveu a tecnologia de 
MOTORES FLEX QUE CONSEGUEM USAR 
COMBUSTÍVEL COM 20% A 100% DE 
ETANOL.
INTRODUÇÃO
LEVEDURA PARA A PRODUÇÃO DE ETANOL
As leveduras SÃO ORGANISMOS 
UNICELULARES MICROSCÓPICOS, 
classificados no reino dos fungos. 
A ESPÉCIE MAIS COMUM É 
SACCHAROMYCES CEREVISIAE, 
conhecida vulgarmente como levedura 
de padeiro ou da cerveja.
Consome a sacarose do meio para 
produzir energia para si e GERAM COMO 
RESÍDUO ETANOL E CO2. 
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
Reação bioquímica
A levedura primeiramente QUEBRA A 
SACAROSE (DISSACARÍDEO) EM 
GLICOSE E FRUTOSE 
(MONOSSACARÍDEOS).
Os monossacarídeos são então 
consumidos em algumas etapas 
bioquímicas GERANDO ATP QUE SERÁ 
USADO PELA CÉLULA DA LEVEDURA.
Nesse processo bioquímico a levedura 
produz UM SUBPRODUTO INDESEJADO 
PELA CÉLULA, O ETANOL E O CO2. 
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
RECEPÇÃO DA CANA-DE-AÇÚCAR
A cana que chega na usina é PESADA 
PARA CONTROLE agrícola e industrial.
A pesagem é feita computando O PESO 
TOTAL DO CAMINHÃO COM A CARGA 
DE CANA.
O caminhão vazio é pesado novamente 
após a saída e assim pode-se determinar 
O PESO DA CARGA DE CANA.
Nesse processo DADOS SOBRE A 
PROCEDÊNCIA DA CANA-DE-AÇÚCAR 
são coletados.
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
Amostragem da cana-de-açúcar
O VALOR DA CANA PARA A USINA 
DEPENDE DA QUANTIDADE DE AÇÚCAR 
que pode ser recuperada dela e do custo 
associado em seu processamento.
Por isso é realizada uma AMOSTRAGEM 
DA CANA AINDA NO CAMINHÃO por um 
amostrador automático.
A amostra coletada é enviada para um 
laboratório para SE DETERMINAR A 
CONCENTRAÇÃO DE AÇÚCAR NA CANA. 
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
Pagamento da cana-de-açúcar
No laboratório são realizadas ANÁLISES 
FÍSICO-QUÍMICAS PARA 
DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO 
DE AÇÚCARES, teor de material 
inorgânico e outros parâmetros.
Somente após essas análises que se 
determina qual O VALOR A SER PAGO 
PELA CARGA DE CANA-DE-AÇÚCAR.
Determina-se também o TEMPO DE 
ESTOCAGEM MÁXIMO daquela carga de 
cana-de-açúcar.
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
Descarregamento da cana-de-açúcar
A carga de cana é então descarregada 
no pátio de estocagem ou 
DIRETAMENTE NA MESA RECEPTORA 
DAS MOEDAS.
Evita-se manter por muito tempo uma 
carga de cana no pátio de estocagem, 
para EVITAR A INVERSÃO DA 
SACAROSE.
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
Mesa receptora de cana-de-açúcar
Recebem a carga de cana em UMA 
ESTEIRA DE 45° DE INCLINAÇÃO que 
elevam a cana até o início do 
processamento.
No alto da mesa, A CANA RECEBE UM 
JATO DE ÁGUA QUENTE PARA A 
LIMPEZA preliminar da cana-de-açúcar.
A água com as impurezas são captadas 
e conduzidas para UMA ESTAÇÃO DE 
TRATAMENTO OU REUSO.
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
Picagem
A cana-de-açúcar é conduzida para um 
conjunto de facas picadoras com a 
FINALIDADE DE CORTAR A CANA EM 
FRAGMENTOS MENORES.
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
desfibragem
Após a picagem, o material passa por 
facas cegas, para SEPARAR AS 
FIBRAS DA CANA E FACILITAR PARA 
POSTERIOR EXTRAÇÃO.
EXTRAÇÃO DO CALDO
Pode ser feita por dois processos 
distintos:
MOAGEM: compressões sucessivas da 
cana e posteriormente do bagaço 
(extração de 95-97%);
DIFUSÃO: diluição e lixiviação dos 
sólidos solúveis existentes na cana com 
água quente ou vapor (extração de 97-
98%). 
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
EXTRAÇÃO DO CALDO POR MOAGEM
Cada unidade de esmagamento se 
constitui de TRÊS CILINDROS 
ESMAGADORES
Ao longo do tandem de moagem DIMINUI 
A ABERTURA DE TRABALHO E AUMENTA 
A PRESSÃO sobre o colchão de bagaço
Se EMBEBEDA O BAGAÇO COM ÁGUA 
para facilitar a extração
A ROTAÇÃO DAS MOENDAS É DE 3-
7RPM.
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
EXTRAÇÃO DO CALDO POR DIFUSÃO
A cana já desfibrada é conduzida em um 
equipamento fechado, com fundo 
perfurado e RECEBE JATOS DE ÁGUA 
QUENTE OU VAPOR.
A elevada temperatura de operação 
promove uma QUEBRA QUÍMICA DAS 
MEMBRANAS DAS CÉLULAS QUE 
CONTÉM A SOLUÇÃO RICA EM 
SACAROSE, aumentando 
permeabilidade e permitindo que a 
sacarose seja extraída.
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
Produção de energia elétrica
O bagaço produzido após a extração do 
caldo de cana-de-açúcar é QUEIMADO 
EM CALDEIRAS PARA A GERAÇÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA.
A grande maioria das usinas de etanol 
são AUTO-SUFICIENTES EM ENERGIA 
ELÉTRICA na época da safra de cana-de-
açúcar.
A energia GERADA EXCEDENTE É 
VENDIDA para ajudar na matriz 
energética nacional.
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
PURIFICAÇÃO DO CALDO
O caldo de cana-de-açúcar é composto 
de uma solução de sacarose e várias 
outras substâncias indesejadas.
A purificação do caldo é feita por:
PROCESSOS MECÂNICOS: 
peneiramento, filtragem
PROCESSOS FÍSICOS: aquecimento, 
decantação e flotação
PROCESSOS QUÍMICOS: sulfitação, 
calagem e adição de ácido fosfórico
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
PURIFICAÇÃO DO CALDO - Processos mecânicos
Essa etapa têm o objetivo de ELIMINAR 
IMPUREZAS GROSSEIRAS (bagacilhos, 
pedaços de cana).
As impurezas podem PROVOCAR 
ENTUPIMENTO DE BOMBAS E 
CENTRÍFUGAS, além de funcionar como 
núcleo de cristalização de açúcares.
Os equipamentos mais usados são 
PENEIRAS ESTACIONARIAS OU 
ROTATIVAS E FILTROS PRENSAS OU 
ROTATIVOS.
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
PURIFICAÇÃO DO CALDO - Processos físicos
AQUECIMENTO: Acelerar as reações 
químicas que levam à formação de 
compostos insolúveis e coagulação das 
proteínas.
DECANTAÇÃO: remoção de impurezas 
que foram floculadas pela ação de 
agentes clarificantes e pelo aquecimento.
FLOTAÇÃO: remoção das impurezas que 
flutuam. A acelerada pela adição de ácido 
fosfórico e vapor de baixo para cima nos 
flotadores.
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
PURIFICAÇÃO DO CALDO - Processos Químicos
SULFITAÇÃO:
Adição de enxofre com as funções 
purificante, descorante, fluidificante, 
preservativa (pH vai de 3,8-4,3).
CALAGEM:
Adição de cal com a função de neutralizar 
a acidez promovida pelo tratamento com 
enxofre (pH retorna a ±6,9).
PROCESSO DE EXTRAÇÃO DO CALDO
Preparação do mosto
Chama-se mosto a MISTURA DO CALDO DE 
CANA-DE-AÇÚCAR DILUÍDO COM A 
LEVEDURA e mais alguns aditivos.
É necessário menor contaminação inicial 
por microrganismos, por isso se ADICIONA-
SE DESINFETANTES E ÁCIDOS.
Um CONTROLE DA TEMPERATURA E PH 
são fundamentais para evitar uma nova 
proliferação de microrganismos 
indesejados.
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ETANOL
Dornas de fermentação
Nessa etapa a levedura (Saccharomyces 
cerevisiae) converte bioquimicamente a 
SACAROSE PRESENTE NO CALDO EM 
ÁLCOOL E CO2.
A fermentação alcoólica pode DURAR 
DE 6 A 12 HORAS,concluída somente 
quando todo a sacarose é consumida. 
Etapa crítica no processo sendo 
necessário CONTROLE DE 
TEMPERATURA E DE PROLIFERAÇÃO 
DE MICRORGANISMO INDESEJADOS.
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ETANOL
Separação do vinho e do leite
Chama-se VINHO O MOSTO JÁ 
FERMENTADO.
Chama-se LEITE O CALDO DE LEVEDURAS 
que fica no fundo da dorna de fermentação.
O processo de separação pode ser feito por 
DECANTAÇÃO DE 6 A 24 HORAS.
Usinas de maior porte utilizam um 
CENTRÍFUGA INDUSTRIAL PARA 
ACELERAR ESSE PROCESSO de separação 
em poucas horas. 
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ETANOL
Destilação
O VINHO É FORMADO POR ÁGUA, ÁLCOOL
e diversas outras substâncias orgânicas.
A separação do álcool nessa mistura ocorre 
em uma SÉRIE DE COLUNAS DE 
DESTILAÇÃO.
O sub-produto gerado nessa etapa, a 
VINHAÇA, É REAPROVEITADO PARA 
IRRIGAÇÃO da lavoura de cana-de-açúcar.
Dependendo de quantos processos de 
destilação e retificação pode-se obter o 
ÁLCOOL HIDRATADO ou ÁLCOOL ANIDRO.
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ETANOL
Tancagem e distribuição
O álcool após a sua produção é então 
ESTOCADO EM TANQUES DE GRANDE 
PORTE.
E após a tancagem é DISTRIBUÍDO 
PARA OS REVENDEDORES (postos de 
combustíveis) através de carros-
tanques. 
A MISTURA DO ÁLCOOL ANIDRO NA 
GASOLINA OCORRE NO 
ABASTECIMENTO do carro-tanque.
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ETANOL
ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO
Consiste na conversão físico-química da 
LIGNOCELULOSE EM UMA SOLUÇÃO 
DE GLICOSE para posterior fermentação 
alcoólica.
Esse tecnologia já é dominada em 
ESCALA DE LABORATÓRIO COM 
TESTES EM ESCALA INDUSTRIAL.
Permitirá converter praticamente 
QUALQUER MATERIAL LENHOSO, 
PRINCIPALMENTE RESÍDUOS 
AGROFLORESTAIS, EM ETANOL. 
TECNOLOGIAS AVANÇADAS DO ETANOL