Maurilio Alves MoreiraMaurilio Alves Moreira
Professor TitularProfessor Titular
A cadeia produtiva do etanol, pesquisa, tecnologia e
meio ambiente
“Visão da academia. Linhas de pesquisa e projetos”
UFVUFV
Matriz energética – Brasil e Mundo
Fonte: MME/BEN (2007) Elaboração: GV Agro
A cana-de-açúcar passou a ser a2ª principal fonte de energia em 2007.
Fontes renováveis:45,8%
Participação no consumo total
Brasil
2,1% 48,5% 100%
Mundo
3 11/04/23
Energia contida no combustível / Energia fóssil utilizada para produzi-lo
9,3
* Combustíveis completamente não renováveis possuem valor inferior a 1.* Valores superiores a 1 indicam quanto renovável é o combustível.
Fonte: World Watch Institute
Balanço Energético
Rede mineira de pesquisa e desenvolvimento tecnológico na produção do biodiesel: da matéria-prima ao subproduto
MELHORAMENTO GENÉTICO DE OLEAGINOSAS
Subprojeto 1: Desenvolvimento de variedades de soja com alto conteúdo
de óleo e teores modificados de ácidos graxos e caracterização
bioquímica genética de espécies oleaginosas do estado de Minas Gerais
para produção de biodiesel - UFV
PRODUÇÃO E CATÁLISE DE BIODIESEL METÍLICO E ETÍLICO
Subprojeto 2: Produção de biodiesel etílico e metílico a partir de
oleaginosas produzidas no estado de Minas Gerais - UFU
APROVEITAMENTO TECNOLÓGICO DA GLICERINA
Subprojeto 3: Novas Rotas para a Conversão da Glicerina
(subproduto do biodiesel) em Materiais para Aplicações
Tecnológicas – UFMG
Subprojeto 4: Obtenção de catalisadores de nióbia e goethita
para a clivagem oxidativa de glicerina - UFLA
Rede mineira de pesquisa e desenvolvimento tecnológico na produção do biodiesel: da matéria-prima ao subproduto
Matéria prima:Biotecnologia e Melhoramento Genético de Oleaginosas
Processamento químico:Produção e Catálise de Biodiesel Metílico e Etílico
Subproduto:Aproveitamento Tecnológico da Glicerina
UFVDesenvolvimento de variedades de soja com alto conteúdo de óleo e teores modificados de ácidos graxos e caracterização bioquímica genética de espécies oleaginosas do estado de Minas Gerais para produção de biodiesel
UFUProdução de biodiesel etílico e metílico a partir de oleaginosas produzidas no Estado
UFMGNovas rotas para a conversão da glicerina em materiais para aplicações tecnológicas
UFLAObtenção de catalisadores de nióbia e goethita na clivagem oxidativa de glicerina
Rede Mineira de Pesquisa e Desenvolvimento Rede Mineira de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico do BiodieselTecnológico do Biodiesel
Rede de pesquisa, desenvolvimento e inovação em Rede de pesquisa, desenvolvimento e inovação em bioetanolbioetanol: : produção, processos e uso do produto finalprodução, processos e uso do produto final
Tema 1: Tecnologia Agrícola
Instituição SubprojetoUFV Melhoramento de sorgo sacarino para tolerância à seca
Tema 2: BiotecnologiaInstituição Subprojeto
UFVMelhoramento de enzimas e sacarificação de biomassa lignocelulósica para produção de etanol
UFV Isolamento, melhoramento e caracterização de leveduras para produção de Bioetanol
Rede de pesquisa, desenvolvimento e inovação em bioetanol: produção, processos e uso do produto final
Tema 3: Processos Industriais
Instituição Subprojeto
UFUAdsorção de água no sistema etanol-água usando materiais amiláceos e lignocelulósicos
UFU
Valorização de fibras lignocelulósicas: isolamento de seus principais constituintes por hidrólise ácida e desenvolvimento de novas aplicações
UFLA Desenvolvimento de catalisadores a base de zircônio para uso na hidrólise de biomassa
Tema 4: Alcoolquímica
Instituição Subprojeto
UFMG Uso de Etanol para Produção de Hidrogênio através de um Sistema Redox Reversível Feº/Óxidos de Ferro.
UFMG Uso do etanol para a produção de nanofibras/nanotubos de carbono para recobrir nanopartículas magnéticas à base de Fe para aplicações tecnológicas
UFMG Síntese de “Nanoesponjas” a partir de Etanol e da Argila Vermiculita: Novos Absorventes de Rejeitos oleosos
Rede de pesquisa, desenvolvimento e inovação em bioetanol: produção, processos e uso do produto final
Subprojeto 1 – Melhoramento genético de plantas oleaginosas e sacarinas, nativas e cultivadas
a. Melhoramento de plantas perenes (Macaúba):
Caracterização molecular de populações naturais de Acrocomia aculeata [(Jacq.) Lodd. ex Mart.] e regeneração in vitro através de embriogênese somática - UFV e UFV-CRP
b. Melhoramento de plantas de ciclo curto (Soja e Sorgo Sacarino):
Utilização de SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) no melhoramento da soja (Glycine max (L.) Merrill) visando ao aumento do conteúdo e qualidade do óleo - UFV
Subprojeto 1 – Melhoramento genético de plantas oleaginosas e sacarinas, nativas e cultivadas
a. Melhoramento de plantas perenes (Macaúba):
Caracterização molecular de populações naturais de Acrocomia aculeata [(Jacq.) Lodd. ex Mart.] e regeneração in vitro através de embriogênese somática - UFV e UFV-CRP
b. Melhoramento de plantas de ciclo curto (Soja e Sorgo Sacarino):
Utilização de SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) no melhoramento da soja (Glycine max (L.) Merrill) visando ao aumento do conteúdo e qualidade do óleo - UFV
Núcleo integrado de pesquisa, desenvolvimento e inovação de biocombustíveis em Minas Gerais - PRONEX
Sub-projeto 1 – Melhoramento genético de plantas oleaginosas e sacarinas, nativas e cultivadas
b. Melhoramento de plantas de ciclo curto (Soja e Sorgo Sacarino):
Melhoramento de sorgo sacarino para tolerância à seca (UFV)
Caracterização fenotípica, bioquímica e molecular de materiais genéticos de sorgo para produção de bioenergia: sacarino e lignocelulósico (EMBRAPA – CNPS Milho e Sorgo)
Sub-projeto 1 – Melhoramento genético de plantas oleaginosas e sacarinas, nativas e cultivadas
b. Melhoramento de plantas de ciclo curto (Soja e Sorgo Sacarino):
Melhoramento de sorgo sacarino para tolerância à seca (UFV)
Caracterização fenotípica, bioquímica e molecular de materiais genéticos de sorgo para produção de bioenergia: sacarino e lignocelulósico (EMBRAPA – CNPS Milho e Sorgo)
Núcleo integrado de pesquisa, desenvolvimento e inovação de biocombustíveis em Minas Gerais - PRONEX
Núcleo integrado de pesquisa, desenvolvimento e inovação de biocombustíveis em Minas Gerais - PRONEX
Subprojeto 2 – Desenvolvimento de processos na cadeia produtiva do etanol e alcoolquímica
Produção do etanol de matérias lignocelulósicas - UFV Alcoolquímica - UFU e UFMG Processamento de resíduos e subprodutos - UFU e UFMG
Subprojeto 3 – Inovações nos processos de produção de biodiesel e subprodutos
Novas matérias primas para a produção de biodiesel - UFU Polimerização da glicerina - UFMG Reforma química da glicerina para a produção de H2 - UFU Modificação de resíduos do processo produtivo de biodiesel para alimentação animal, produção de adsorventes e suporte de catalisadores - UFLA
Subprojeto 2 – Desenvolvimento de processos na cadeia produtiva do etanol e alcoolquímica
Produção do etanol de matérias lignocelulósicas - UFV Alcoolquímica - UFU e UFMG Processamento de resíduos e subprodutos - UFU e UFMG
Subprojeto 3 – Inovações nos processos de produção de biodiesel e subprodutos
Novas matérias primas para a produção de biodiesel - UFU Polimerização da glicerina - UFMG Reforma química da glicerina para a produção de H2 - UFU Modificação de resíduos do processo produtivo de biodiesel para alimentação animal, produção de adsorventes e suporte de catalisadores - UFLA
III Encontro da rede na UFV em março de 2009
IV encontro da Rede no Retiro das Rosas em outubro de 2009
IV encontro da Rede no Retiro das Rosas em outubro de 2009
PROGRAMA ESTRATÉGICO DE COLABORAÇÃO EM CIÊNCIA, TECNOLOGIA E FORMAÇÃO SUPERIOR ENTRE
A REGIÃO DE PIEMONTE (ITÁLIA) E O ESTADO DE MINAS GERAIS
Projeto de colaboração entre a Região de Piemonte e o Estado de Minas Gerais para a
produção científica / tecnológica na área de biocombustíveis de segunda geração
Programa estratégico entre a Região de Piemonte e o Estado de Minas Gerais: ÁREA
BIOENERGIA
Coordenadores e gestores do projeto: Região de Piemonte e o Estado de Minas Gerais
PROGRAMA ESTRATÉGICO DE COLABORAÇÃO EM CIÊNCIA, TECNOLOGIA E FORMAÇÃO SUPERIOR ENTRE
A REGIÃO DE PIEMONTE (ITÁLIA) E O ESTADO DE MINAS GERAIS
Projeto de colaboração entre a Região de Piemonte e o Estado de Minas Gerais para a
produção científica / tecnológica na área de biocombustíveis de segunda geração
Programa estratégico entre a Região de Piemonte e o Estado de Minas Gerais: ÁREA
BIOENERGIA
Coordenadores e gestores do projeto: Região de Piemonte e o Estado de Minas Gerais
No. Nome dos Parceiros País – Região/Estado
PM-RP Região de Piemonte (Gerente de Projeto) Itália – Piemonte
PM-MG Estado de Minas Gerais (Gerente de Projeto) Brasil – Minas Gerais
P1 Chemtex Italia srl / Mossi & Ghisolfi group (CHEMTEX) Itália – Piemonte
P2 Politecnico de Turim (POLITO) Itália – Piemonte
P3 Universidade Federal de Viçosa (UFV) Brasil – Minas Gerais
P4 Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) Brasil – Minas Gerais
Instituições Participantes
O projeto se caracteriza por um elevado potencial inovador, multidisciplinaridade e
complexidade tecnológica.
Ênfase especial será dada a hidrólise enzimática, que se destaca como uma das
etapas mais crítica do processo de produção de etanol de material lignocelulósico.
A parceria concentrará esforços em pesquisas para determinar o melhor coquetel
enzimático paras as biomassas selecionadas, capaz de trabalhar em altas
temperaturas e de hidrolisar tanto a celulose quanto a hemicelulose.
O projeto se caracteriza por um elevado potencial inovador, multidisciplinaridade e
complexidade tecnológica.
Ênfase especial será dada a hidrólise enzimática, que se destaca como uma das
etapas mais crítica do processo de produção de etanol de material lignocelulósico.
A parceria concentrará esforços em pesquisas para determinar o melhor coquetel
enzimático paras as biomassas selecionadas, capaz de trabalhar em altas
temperaturas e de hidrolisar tanto a celulose quanto a hemicelulose.
P1 – Pesquisa agronômica de biomassas lignocelulósicas em climas tropicais e temperados
Seleção de híbridos de sorgo em áreas temperadas
Ensaios em campo experimentais no Piemonte e caracterização da biomassa
Fenotipagem para níveis de lignina no sorgo
Análises de expressão dos genes envolvidos na rota biosintética da lignina
Desenvolvimento de híbridos de sorgo fotossensíveis
Avaliação agronômica de cultivares de sorgo de alto rendimento
Avaliação de híbridos de sorgo em diferentes épocas de semeadura e colheita
Avaliação de híbridos de sorgo e gramíneas perenes em cultivo isolado ou em consórcio na produção de biomassa
Mapeamento do território de Minas Gerais para cultivo das variedades de sorgo
Avaliação da viabilidade econômica dos sistemas de produção de sorgo lignocelulósico para a produção de biocombustível
P2 – Conversão das biomassas selecionadas em etanol
Pré-tratamento das biomassas selecionadas
Desenvolvimento do processo de redução da viscosidade
Desenvolvimento do processo de hidrólise com base na biomassa e mistura de enzimas hidrolíticas selecionadas
Teste do rendimento (da conversão) em etanol
P3 – Pesquisa biotecnológica da hidrólise enzimática
Isolamento e seleção de microrganismos para a produção de celulases
Manutenção e crescimento de microrganismos
Produção e purificação das enzimas
Ensaios enzimáticos
Determinação dos parâmetros cinéticos
Sacarificação das biomassas com enzimas selecionadas (individuais e em mistura)
Caracterização de coquetéis enzimáticos específicos para a hidrólise das biomassas
P4 – Divulgação, formação superior e relações industriais
Envio de estudantes de graduação e pós-graduação da UFV para o Centro de pesquisa de Chemtex, Itália
criação de um grupo, de reconhecimento internacional e multidisciplinar, com forte
competência no setor dos biocombustíveis de fontes renováveis;
constante troca de know-how tecnológico entre indústria, centros de pesquisa e
universidades;
aumento da disponibilidade de fontes energéticas renováveis em Minas Gerais e
Piemonte;
valorização de áreas agrícolas, hoje não destinadas à produção de alimentos;
possibilidade de intercâmbio das tecnologias desenvolvidas.
A execução conjunta deste projeto terá vários benefícios para a Itália e Minas Gerais:
BIOMASSAS
Caracterização de biomassas e otimização de tecnologias de produção de biocombustíveis de segunda geração e de co-produtos
Edital CNPq Nº 006/2009 – MCT/CNPq e Fundações de Amparo à Pesquisa: FAPEAM, FAPDF, FAPEMIG, FAPEPI, FAPESP, FAPERJ, FACEPE, FAPERGS
Coordenador do Projeto: Maurilio Alves MoreiraDepartamento de Bioquímica e Biologia MolecularInstituto de Biotecnologia aplicada à Agropecuária – BIOAGRO Universidade Federal de ViçosaTel.: +55 31 3899 2977Fax: + 55 31 3899 2864
Programa de Cooperação Brasil e União Européia na Área de Biocombustíveis de Segunda Geração
Pré-tratamento: este estágio permite o desfibramento da biomassa, ou seja, a destruição da matriz lignocelulósica, separando-a em seus componentes principais - celulose, hemicelulose e lignina -, melhorando assim, a acessibilidade da biomassa às enzimas hidrolíticas.
Hidrólise enzimática (sacarificação): Transformação dos polissacarídeos em açúcares simples (C6 e C5). Da fração celulósica são obtidos monômeros de glicose, enquanto que da fração hemicelulose obtêm-se uma mistura de açúcares pentoses, entre as quais a xilose e arabinose são os componentes mais abundantes.
Fermentação a partir de açúcares com 5 e 6 átomos de carbono. As hexoses são facilmente fermentáveis, mesmo a partir de microrganismos comuns, como a Saccharomyces cerevisiae, que geralmente não fermenta pentoses. A fim de obter um alto rendimento em etanol, será utilizado microrganismos que co-fermentem hexoses e pentoses.
Separação e purificação do etanol produzido.
Aproveitamento dos co-produtos: Produção de pellets energéticos para exportação, produção de xilitol de xilose e outros produtos derivados da lignina.
Número Part. Nome da Instituição Sigla Estado
1 (Coordenadora) Universidade Federal de Viçosa UFV Minas Gerais
2 Embrapa Milho e Sorgo CNPMS Minas Gerais
3 Universidade Federal de Uberlândia UFU Minas Gerais
4 Universidade de Brasília UnB Distrito Federal
5 Universidade Federal de Goiás UFG Goiás
6 Escola de Engenharia de Lorena - USP EEL-USP São Paulo
7 Consultoria Empresarial Brasil Itália CEBI Rio de Janeiro
Instituições participantes
Caracterização de biomassas e otimização de tecnologias de produção de
biocombustíveis de segunda geração e de co-produtos
Projeto componente/Plano de Ação Instituição participante
PC1- Identificação e caracterização das biomassas Embrapa MS, UFV, UFMG, UFALPA1: Identificação e caracterização de recursos genéticos de sorgo e capim elefante com alto rendimento de biomassa contrastantes para composição de fibra e lignina. Embrapa Milho e Sorgo
PA2: Identificação, caracterização e fornecimento de melhores clones de cana-de-açúcar para o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes para a produção de biocombustíveis de segunda geração.
UFV, UFMG e UFAL
PC2 – Conversão Integrada de biomassa a etanol UFV, EEL-USP, UnB, UFG, Fermentec e Biominas
PA3: Pré-tratamento de Biomassas EEL-USP, UFV e Biominas
PA4: Produção e Aplicação de Celulases e Hemicelulases de Fungos na Hidrólise de biomassa de sorgo, capim elefante e bagaço de cana de açúcar
UFV, UnB, UFG e Biominas
PA5: Isolamento, melhoramento e caracterização de leveduras para produção de bioetanol de segunda geração UFV, Fermentec e Biominas
PC3 – Utilização de Co-produtos UFV, EEL-USP, Bricarbras
PA6 - Utilização da lignina UFV
PA7 – Produção de xilitol a partir da fração
hemicelulósica obtida de diferentes biomassas
empregadas na produção de bioetanol
EEL-USP
PA8 – Co-produtos energéticos UFV e Bricarbras
PC4 - Pirólise de Biomassa para a Produção de
Biocombustíveis de Segunda GeraçãoUFU
PA 9 – Pirólise da Biomassa UFU
PA10 - Conversão do bio-óleo em biocombustíveis UFU
PC5 - Disseminação do conhecimento e tecnologias
necessárias para a produção de biocombustíveis de
segunda geração e para a produção de co-produtos
de maior valor comercial
UFV e CEBI
O consórcio Europeu é formado por sete instituições européias de grande destaque em pesquisa com biocombustíveis listados na Tabela abaixo
Part. No. Participant name Participant short name Country
1 (Coordinator) WIP Renewable Energies WIP Germany
2 Chemtex Italia Srl. CTXI Italy
3 Spike Renewable Srl. SPIKE Italy
4 Vienna University of Technology TUV Austria
5 Lunds Universitet ULUND Sweden
6 European Research Institute of Catalysis ERIC Belgium
7 Imperial College of Science, Technology and Medicine (London) ICSTM United Kingdom
Edital CNPq Nº 006/2009 – MCT/CNPq e Edital CNPq Nº 006/2009 – MCT/CNPq e Fundações de Amparo à Pesquisa de Amparo à Pesquisa
Programa de Cooperação Brasil e União Européia na Área de Biocombustíveis de Segunda Geração
Projeto submetido: Caracterização de biomassas e otimização de tecnologias de produção de biocombustíveis de segunda geração e de co-produtos
Parceiros BrasileirosParceiros BrasileirosUFV (Coordenadora - MG)
Embrapa Milho e Sorgo (MG)USP-Lorena (SP)
UF Uberlândia (MG)Un Brasília (DF)UF Goiás (GO)
Planta piloto (Biominas, MG)Pelotização (Bricarbras, PR)
Syngenta
Parceiros EuropeusParceiros EuropeusWIP (Coordenadora, Alemanha)WIP (Coordenadora, Alemanha)
Chemtex (Grupo GM, Itália)Spike Renewables Srl (Itália, Univ
Florença)Universidade de Viena (Austria)
Imperial College of London (Inglaterra)
Universidade de Lund (Suécia)European Research Institute of
Catalysis (Bélgica)
Planta piloto móvel
Moinho, Reator de hidrolise, Filtro-prensa, Fermentador, Destilador e Pelotizador
PC1: Identificação e caracterização das biomassas (PA1- Embrapa e PA2 - UFV, UFMG e UFAL)
PC4: Pirólise da biomassa
(PA 9 e 10: UFU)
PC4: Pirólise da biomassa
(PA 9 e 10: UFU)
PC2: Conversão integrada de biomassa a etanol Pré-tratamento (PA3: EEL-USP) sacarificação (PA4: UFV, UnB,
UFG ) e fermentação (PA5: UFV)
PC2: Conversão integrada de biomassa a etanol Pré-tratamento (PA3: EEL-USP) sacarificação (PA4: UFV, UnB,
UFG ) e fermentação (PA5: UFV)
PC3: Utilização de Co-produtos
Utilização da lignina (PA6: UFV)
Conversão de C5 em xilitol(PA 7: EEL-USP)
Síntese de peletes energéticos com bagasso utilizando lignina ou bio-óleo (PA 8: UFV)
Balanço energetico, desenho e administração da planta piloto: UFV
Balanço energetico, desenho e administração da planta piloto: UFV
PC5: DisseminaçãoCursos práticos e teóricos,
pagina internet, correio eletrônico, simpósios e congressos: UFV e CEBI
PC5: DisseminaçãoCursos práticos e teóricos,
pagina internet, correio eletrônico, simpósios e congressos: UFV e CEBI
ETHERGY - Europe BIOERG - BrasilCoordinated work
between ETHERGY and BIOERGWork Packages (WP) Project Component
(PC) Plan of Action (PA)
WP1Project Management
Coordination
Close cooperation between WP/Task leaders and PC/PA leaders;
Regular telephone conferences; Common meetings; Joint reporting;
WP2Feedstock Production and pretreatment
PC1: Identification and characterization of raw materialPA1: Sorghum and Elephant grassPA2: SugarcanePC2: Integrated biomass conversion into ethanolPA3: Pretreatment
In-depth research in Europe will be on Arundo donax and Sorghum sp. whereas focus in Brasil will be on Saccharum sp., Pennisetum purpureum and Sorghum bicolor. These feedstocks will be exchanged for investigation in Brazilian and European labs;
Joint research on environmental and energetic performance of the feedstocks;
Joint research on Steam Explosion Pretreatment; Combinations of catalytic pretreatments will be tested in
close collaboration with the BIOERG partners. Joint investigation on opportunities to integrate low-
temperature thermo-chemical processes in the overall pretreatment process;
Joint characterisation of pretreated material;
WP3Second Generation Ethanol Conversion
PC2: Integrated biomass conversion into ethanolPA4:SaccarificationPA5: Fermentation
Twinning European and Brazilian researchers on the ethanol conversion process to encourage joint in-depth research;
Close collaboration between researchers on enzyme cocktails and hydrolysis technologies (methodological approaches and results);
Exchange on hydrolysis synthesis processes and opportunities for European and Brazilian feedstock;
Cooperation on substrate interactions in relation to saccharification;
Close collaboration on inhibiting properties of pretreated material.
WP4By-Product Handling and Valorization
PC3: By-products utilisationPA6: Recovery/use of ligninPA7: Recovery/use of xylosePA8: Energetic productsPC4: Thermochemical conversion of biomass and use of bio-oilPA9: Pyrolysis of biomassPA10: Conversion of bio oil
Joint integrated assessment of different opportunities to use the by-products in Brasil an Europe: biotechnological use of lignin and xylose, as well as the thermo-chemical use of lignin for pelletising & briquetting, torrefaction, pyrolysis, and gasification;
Close collaboration to exchange information and develop a common evaluation of all results and how they could contribute to efficient processes with lower costs;
Torrefied lignin-rich residues from Europe and bio-oil from Brasil will be jointly investigated at the FICFB pilot plant (Guessing, Austria);
Common assessment on opportunities to export Brazilian co-products (pellets, briquettes) to the European market.
WP5Process synthesis and optimisation
PC5: Dissemination and transfer of results to the private sector
Together with the Brazilian partners, opportunities for technology transfer, and more specifically of the set-up of second generation bioethanol pilot plants (e.g. based on the M&G-Chemtex technology and experience) will be assessed. Therefore, energy balances of the whole second generation bioethanol process will be investigated by ETHERGY and BIOERG partners.
WP6Environmental and cost performance assessment
Horizontal Social, Environmental and Economic Impact Assessment
In close cooperation with the Brazilian partners, existing literature and studies will be reviewed and economic opportunities for product diversification towards biorefinery concepts will be evaluated.
The ETHERGY and BIOERG researchers will make a sustainability analysis addressing the impacts of large-scale 2nd generation ethanol production in Brazil, and provide recommendations on how to avoid negative impacts.
WP7Dissemination and Exploitation
PC5: Dissemination and transfer of results to the private sector
Closely interconnected website; Joint bi-annual newsletters; Joint publications of researchers in scientific journals; Common RTD exchange programme for the exchange of
students; Common workshops; Common technical tours to the ethanol plant of CHEMTEX
and to the gasification plant in Guessing (Austria), as well as to Brazilian research facilities;
Common stakeholder database;
Characterisation &Pretreatment
Characterisation &Pretreatment
BiochemicalConversion
BiochemicalConversion
ThermochemicalConversion
ThermochemicalConversion
Process Modelling &Process Integration
Process Modelling &Process IntegrationSustainabilitySustainability
Integration & Plant Design
Integration & Plant DesignCost estimationCost estimation
EU ETHERGY
Caracterização &Pré-tratamento
Caracterização &Pré-tratamento
Conversão bioquímicaConversão bioquímica
ConversãoTermoquímica
ConversãoTermoquímica
Modelagem &Integração de processos
Modelagem &Integração de processosSustentabilidadeSustentabilidade
Integração & Design de Planta Piloto
Integração & Design de Planta PilotoEstimativa de custoEstimativa de custo
BIOERG Brasil
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VariousFeedstocks
PretreatedMaterials
By-Products
CoprodutossMateraiaisPré-trataddos
DiversasMatérias primas
ETHERGY Partners:EU Research InstitutionsEU IndustryEU SME
ETHERGY Partners:EU Research InstitutionsEU IndustryEU SME
BIOERG Partners:BRASILIAN Research InstitutionsBRASILIAN Industry (associated)BRASILIAN SME
BIOERG Partners:BRASILIAN Research InstitutionsBRASILIAN Industry (associated)BRASILIAN SME
Edital MCT/CNPq/CTAgro/CTBio - “Seleção e caracterização bioquímico-molecular de clones de cana de açúcar e de microrganismos lignocelulolíticos visando à maximização da sacarificação e fermentação a partir do bagaço para produção de álcool celulósico”
Edital MCT/CNPq - Projeto de Bolsa de Doutorado ( “Identificação, caracterização e alteração da expressão de genes que afetam a eficiência da produção de etanol a partir do bagaço da na cana-de-açúcar”
Edital MCT/CNPq/FNDCT/CAPES/FAPEMIG/FAPERJ/FAPESP - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT). Subprojeto da UFV: “Aplicação da análise metabolômica para a identificação de genótipos que propiciem maior eficiência de produção do etanol celulósico e eficiência do uso da água em cana-de-açúcar”
Edital FAPESP/FAPEMIG-ETANOL: “Obtenção, seqüenciamento e caracterização funcional de bibliotecas de cDNAs completos para o estudo funcional de genes importantes para a produção de etanol celulósico a partir da cana-de-açúcar
Edital FAPESP/FAPEMIG-ETANOL: “Análise dos mecanismos de tolerância a seca em cana-de-açúcar através do uso da análise micro-transcriptômica e metabôlomica
CT-Petro: “Biotecnologia e Genômica Aplicadas ao Melhoramento Genético da Cana-de-açúcar: (Subprojeto da UFV: Caracterização dos resíduos lignocelulósicos de genótipos de cana-de-açúcar para a produção de etanol celulósico”
Projetos financiados pelo grupo de pesquisas em cana-de-açúcar UFV/Ridesa na área
Projeto: EVOLUCAO DIRIGIDA DE UMA XILANASE DE ORPINOMYCES PARA AUMENTO DA ESTABILIDADE TERMICA E DE pHCoordenador: Valéria Monteze Guimarães, UFVFinanciadora: FAPEMIG
Projeto: CARACTERIZACAO DE HEMICELULASES ENVOLVIDAS NA SACARIFICACAO DE BIOMASSA PARA PRODUCAO DE ETANOLCoordenador: Sebastião Tavares de Rezende, UFVFinanciadora: FAPEMIG
Projetos financiados por pesquisadores da UFV na área
Fibra lignocelulósica
Componente Sabugo de milho
Palha de
trigo
Palha de
arroz
Bagaço de
cana
Semente de
algodão
Jornal Resíduos
urbanos
Carboidratos (%)
Glicose 39,0 36,6 41,0 38,1 20,0 64,4 40,0
Manose 0,3 0,8 1,8 n.d. 4,1 16,6 8,0
Galactose 0,8 4,4 0,4 1,1 0,1 n.d. n.d.
Xilose 14,8 19,2 14,8 24,3 4,6 4,6 14,0
Arabinose 4,2 4,4 4,5 4,5 4,3 0,5 4,0
Não-carboidratos (%)
Lignina 15,1 14,5 9,9 18,4 17,6 21,0 20,0
Cinzas 4,3 9,6 4,4 4,8 14,8 0,4 1,0
Proteínas 4,0 4,0 n.d. 4,0 4,0 n.d. n.d.
Composição em carboidratos de alguns resíduos lignocelulósicos
Hemiceluloses
Segundo mais abundante material carbonáceo em vegetais;
Natureza heteropolissacarídica, composta de açúcares de 5 e 6 átomos de carbono, podendo estar presentes xilose, glicose, manose, arabinose e galactose, bem como ácidos orgânicos (urônicos e acético);
Conforme a composição e predominância de monossacarídeos recebem diferentes denominações (xilanas, mananas, arabinanas, galactanas, arabino-xilanas, galacto-mananas, galacto-arabino-xilanas);
Matriz suporte para as microfibrilas de celulose;
São decompostas por um amplo espectro de microrganismos, em particular fungos filamentosos e actinomicetos.
Principais diferenças entre celulose e hemiceluloses
CELULOSE HEMICELULOSES
Consiste de unidades de glicose -Homopolissacarídico
Consistem de várias unidades de pentoses e hexoses ligadas - Heteropolissacarídico
Alto grau de polimerização - 10.000 a 15.000
Baixo grau de polimerização - 50 a 300
Forma arranjo fibroso Não formam arranjo fibroso
Apresenta regiões cristalinas e amorfas Apresentam somente regiões amorfas
É atacada lentamente por ácido inorgânico diluído a quente
São atacadas rapidamente por ácido inorgânico diluído a quente
É insolúvel em álcalis São solúveis em álcalis
Pré-tratamento do material lignocelulósicoVisa desorganizar o complexo lignocelulósico e, como conseqüência, aumento da
acessibilidade das enzimas às moléculas de celulose
PRINCIPAIS TECNOLOGIAS DE PRÉ-TRATAMENTO
EXPLOSÃO COM VAPOR EXPLOSÃO COM VAPOR CATALISADA HIDRÓLISE ÁCIDA DILUÍDA TERMOHIDRÓLISE
Pré-tratamento
Hemiceluloseparcialmente
ouintegralmente
hidrolisada
CELULIGNINA
FRAÇÕES APÓS PRÉ-TRATAMENTO
HidróliseEnzimática
Celulignina de Bagaço de Celulignina de Bagaço de Cana-de-Açúcar
Microscopia Eletrônica de Varredura
X 1000X 1000
Fonte: Laboratórios de Desenvolvimento de Bioprocessos da EQ/UFRJ
Bagaço de Cana-de-Açúcar Bagaço de Cana-de-Açúcar
PRÉ-TRATAMENTOPRÉ-TRATAMENTO
Via de Biossíntese da LigninaVia de Biossíntese da LigninaDiferenças em conteúdo e composição da lignina podem interferir com sua interação com a parede celular
Composto heterogêneo com 3 tipos de resíduos:
- Hidroxifenil
- Siringil
- Guaiacil- 10 genes já identificados no genoma do sorgo
- Primers específicos já desenhados
Universidade Federal de Viçosa - campus I
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