Apresentação- Automação de biorrefinarias de etanol de segunda geração

Automação de Biorrefinarias de Etanol de 2ª Geração

Tecnologias e Desafios na Produção de Biocombustíveis

CONCEITOS

28/08/2013 I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética 2013 - R3 2

• “ As usinas Sucroenergéticas nasceram como uma indústria química, mas na verdade são uma indústria biotecnológica”.

• A adoção da rota biotecnológica constitui o próximo ciclo tecnológico que permitirá ultrapassar os limites de eficiência atuais das usinas.

Introdução


• VALSECHI, A.O. Produção de açúcar e etanol com cana-de-açúcar.

Sertãozinho,2009. Aula de MBA – UNICEISE/FUNDACE.

A EvoluçãoTecnológica

28/08/2013 4I Congresso de Automação e Inovação Tecnológica Sucroenergética 2013 - R3

• Produção de cana: adubos, controles de pragas, simbioses produtivas;

• Corte asséptico;

• Tratamento do caldo;

• Fermentação do caldo para etanol e outros

bioquímicos ;

• Fermentação da celulose;

• Tratamento da vinhaça;

• Consorcio de outros cultivares (biomassas): sorgo, microalgas, etc.

Área Potenciasde Aplicação


Conceito de Bio - Tecnologia

• BIO – Vida

• BIOPROCESSOS Utilização de Seres Vivos como Operações Unitária

• Ex. Fermentação Alcoólica – Leveduras


Combustívelde 2ª Geração


Etanol de 2ª Geração


Evolução da Automação


A Demanda do Etanol


Rotas de Produção


Custos deProdução


Produção de Etanol


Produção do Biocombustível


TransformaçãoEnzimática


Desafios

• Controlar a contaminação das leveduras

• Medir grandezas em Biorreatores

• Controlar Bioprocesso – Não Lineares


TECNOLOGIAS


Contaminação


Quanto maior a contaminação, maior a energia para tratar Logo aumenta a Perca – Baixa Eficiência Energética O Tempo é o maior Inimigo

Como é Feito o Controle Hoje da Contaminação


Novo Conceitode Medição


InstrumentaçãoAnalítica


Biomedição nosBiorreatores


Grandezas Analíticas

Descritivo Básico Encontrado na Amostra

Umidade Quantidade de Água

O2Quantidade de Oxigênio Molecular

CO2Quantidade de Dióxido de Carbono

pH Medida de Acidez, Neutralidade ou Alcalinidade

oC Grau Alcoólico – Porcentagem de Álcool na Carga

Ácido Lático Medição do Ácido Orgânico para Obtenção do Nível de Contaminação (bastonetes/mL)

Importante: Grande Interferência nas Medidas - Calor no Processo biorreativo através da respiração dos microorganismos.

Softsensores ou Sensores Virtuais

• Medição de Grandezas Não Lineares para Controle (modelagem)

• Dificuldades de Medições Físicas no Processo (inferência)


Controle Avançado

• APC (Advanced Process Control) – Ferramenta para Completar solução de Controles Complexos e/ou Otimizados


SOLUÇÃO


SoluçãoProposta

• Implantação de Biocontrole em Biorrefinaria

• Tecnologias Utilizadas

– Medição Analítica (Foco em Contaminação)

– Medição Analítica (Foco em Criação de Modelo Softsensores)

– Controle Avançado de Processos – (Foco em Eficiência Energética)


Medindo da Contaminação


Medição Analítica


Modelo (Contaminação + Analítico + Softsensor + APC)


Arquitetura


Resultado


Conclusão

• A necessidade do aumento da produção de etanol é um fato e a rota da biorrefinaria já é uma realidade (investimentos)

• Uma nova fronteira de abre frente aos desafios para o controle operacional, já falamos em bioautomação, biocontrole, bioinstrumentação

• Uma nova automação se abre para ganhos de eficiência energética nas usinas do futuro, como será nossa automação em 2030 ?



Wander RibeiroEspecialista em [email protected]

Márcio VenturelliEspecialista em Automação da Produçã[email protected]

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Bibliografia

• BIBLIOGRAFIA

• BARCZA, M. V. Processos Unitários Orgânicos: Hidrólise. Lorena, SP. EEL USP,8p. 2012.

• Disponível em: http://www.dequi.eel.usp.br/~barcza/Hidrolise.pdf. Acesso em: 05 de mai de 2012.

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• Disponível em: http://www.sebraemg.com.br/arquivos/coopere_para_crescer/geor/vejatambem/diagnosticosetorial/diagn%C3%B3sticoind%C3%BAstriabiotecnologiaemmg02004.pdf. Acesso em: 5 de mai de 2012.

• Disponível em: http://www.athena.biblioteca.unesp.br/exlibris/bd/brc/33004137041P2/2005/valsechi_oa_dr_rcla.pdf. Acesso: 5 demai de 2012.

• BORGES, Fernanda Cabral – Proposta de um Modelo Conceitual de Biorrefinaria com Estrutura Descentralizada – 2009.

• CASILLO, Danielle Simone da Silva –Controle Preditivo Não Linear Baseado no Modelo Hammestein com Prova de Estabilidade -Unif. Fed. Rio Grande Norte – 2010.

• ECOFYS.Bioenergia – Manual sobre Tecnologias, Projetos e Instalações – DGS – 2008.

• FARINAS, Cristiane Sanches – Etanol de 2ª geração – Desafios da Instrumentação e Automação– Embrapa, 2010.

• FILHO, Constantino Seixas – Sensores Virtuais – Revista Intech 123, Edição 2011.

• RODRIGUES, José Augusto – Do Engenho a Biorrefinaria – Instituto de Química da Universidade de Campinas – 2010.

• KRONKA, Eloisa Mocheuti: Biotecnologia Industrial – Controle de Contaminação – Apresentação, 2013.

• SALAU, Nina Paula Gonçalves – Bioenergia – Oportunidades e Desafios na Produção de Pequena Escala – Unif. Federal de Santa Maria –2010.

• VALSECHI, O. A. Efeito da radiação de micro-ondas sobre LactobacillisFermentum; Linhagens: CCT 41,43, CCT4144, CCT 4145, CCT 4146 e FT038B. Tese de doutorado, Instituto de Biocências de Rio Claro, Universidade Estadual Paulista, Rio Claro, 2005.

• VILACAMPA, MAMMOLI E BREBBIA – Energy andSustainability III–WITEPress – 2006.


AgradecimentoEspecial

EMPRESA ALSUKKAR

ELOISA KRONKA

RENNE TAKAO


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