etanol apresentacao
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Acadêmicos
Alan Mafra
Analu Monalise Aragão
Juliana Pinheiro
Miguel Brys
•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;
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.
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.
CULTIVAR
Esta etapa merece especial atenção do agricultor
• Importância econômica;
• Melhorias tecnológicas quando comparadas com aquelas que estão sendo cultivadas.
PREPARO DO SOLO
• 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
MOAGEM
A moagem produz um caldo, a garapa e o bagaço, parte sólida, rica em celulose.
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.
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.
• 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.
Via de Embden-Meyerhof
Via Glicolítica
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
• 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.
• 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.
• 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.
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
Equipamentos:
• Moendas.
• Filtro e decantador de caldo.
• Dornas.
• Coluna de destilação ou destilador.
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 dos líquidos 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.
• O álcool sem água (anidro) não pode ser obtido somente por destilação,são necessários outros processos para que haja a separação desta mistura azeotrópica (96%de álcool +4%de água).
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.
Coluna de refluxo simplificada
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.
Condensador:
• 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.
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.
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;
* Obtenção através da alga vermelha Kappaphycus alvarezii
1 – Reidratação da alga
2- Fervura
3- Adição de ácidos
4 – Adição de leveduras
5- Estufa a 30º C por 26 minutos
•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.
*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;
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.