Tecnolologias para o Setor SucroAlcooleiro Tecnologias IPT Setor

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Tecnologias IPT Setor Sucro-Alcooleiro Antonio Bonomi IPT – Divisão de Química Workshop sobre Diversificação Produtiva da Cana-de-Açúcar: Novos Processos, Produtos e Negócios 1 Maceió, Setembro de 2004

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro PHB e PHB/HV Descrição: Cultivo de bactérias selecionadas que acumulam poli-3 hidroxibutirato (PHB) ou seu copolímero PHB/HV em biorreator com condições controladas de oferta de nutrientes, usando sacarose, frutose e glicose como fonte de C. Utiliza co-substrato para biossíntese de PHB/HV. O produto é, em seguida, extraído e purificado. Uso: O PHB e o PHB/HV podem ser utilizados na confecção de embalagens e utensílios plásticos de descarte rápido. Na área médica, na fabricação de fios de sutura, moldes e pinos de implantes e na liberação controlada de ativos. Importância: Polímero biodegradável e biocompatível. Interesse do mercado externo. Estágio: Fase industrial em pequena escala (50 toneladas/ano). 2

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro PHB e PHB/HV Dados Técnico-Econômicos (uso em embalagens e utensílios) • Rendimento (real): 0, 3 a 0, 4 kg de produto / kg de sacarose Estimativas: • Investimento: US$ 30 a 40 milhões (2000 a 3000 toneladas/ano) • Custo do produto: US$ 2. 000 a 3. 000/tonelada • Preço de venda: US$ 4. 000 a 5. 000/tonelada. 3

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro PHAmcl e PHB/HPE Descrição: Cultivo de bactérias selecionadas que acumulam outros PHAs (PHAmcl e PHB/HPE) em biorreator com condições controladas de oferta de nutrientes, usando sacarose, frutose e glicose como fonte de C. O produto é, em seguida, extraído e purificado. Uso: Podem ser utilizados na produção de filmes de recobrimento. Na área médica, na fabricação de moldes de implantes e na liberação controlada de ativos. Importância: Além de biodegradáveis e biocompatíveis, devido à sua composição monomérica, possui propriedades diferentes das do PHB, atendendo requisitos para outras aplicações. Existe interesse do mercado externo. Estágio: Laboratório, otimização do processo 4

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro PHAmcl e PHB/HPE Dados Técnico-Econômicos (estimativas) • • Rendimento: 0, 2 a 0, 3 kg de produto / kg de carboidratos Investimento: US$ 5 a 10 milhões (50 toneladas/ano) Custo do produto: US$ 20 a 50/kg Preço de venda: US$ 100 a 200/kg 5

Tecnologias para o Setor Sucro-Alcooleiro FRUTOSE E GLICOSE Ácido ou enzima Água Inversão Crioresfriamento Cristalização Sacarose Glicose • • Frutose Após a inversão da sacarose faz-se a separação da glicose por crioresfriamento e a cristalização da frutose a partir da solução concentrada remanescente. O processo convencional utiliza separação cromatográfica que é muito cara. A tecnologia proposta utiliza equipamentos comuns às usinas de açúcar e álcool. Não há geração de resíduos. O processo foi desenvolvido em laboratório (1 L) e patenteado e 6 necessita ser ampliado para escala piloto (100 L).

Tecnologias para o Setor Sucro-Alcooleiro FRUTOSE E GLICOSE Dados Técnico-Econômicos (estimativas): • • Rendimento: 500 kg de glicose + 500 kg de frutose/ton açúcar Investimento para a unidade piloto: R$ 400. 000, 00 Custo de produção: R$ 2, 00/kg Preço de venda: R$ 3 a 6, 00/kg Observação: O Brasil importa toda a frutose consumida, cerca de 1. 000 t/ano 7

Tecnologias para o Setor Sucro-Alcooleiro SORBITOL E MANITOL Água Ácido ou enzima Inversão Crioresfriam. Cristalização Sacarose Hidrogênio Hidrogenação • • Manitol Sorbitol Após a inversão da sacarose faz-se a sua hidrogenação obtendo-se uma solução contendo sorbitol e manitol. O manitol é separado por crioresfriamento. O sorbitol é separado por cristalização a partir da solução concentrada remanescente. O processo convencional utiliza separação cromatográfica que é muito cara. A tecnologia proposta utiliza equipamentos comuns às usinas de açúcar e álcool. Não há geração de resíduos. O processo foi desenvolvido em laboratório (1 L) e necessita ser ampliado 8 para escala piloto (100 L).

Tecnologias para o Setor Sucro-Alcooleiro SORBITOL E MANITOL Dados Técnico-Econômicos (estimativas): • • Rendimento: 500 kg de sorbitol + 500 kg de manitol/ton açúcar Investimento para a unidade piloto: R$ 400. 000, 00 Custo da produção: R$ 2, 00/kg Preço de venda: R$ 3 a 6, 00/kg 9

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro BIOINSETICIDA • Descrição - tecnologia para produção de bioinseticida à base de Bacillus thuringiensis e Bacillus sphaericus. • Uso - utilizado em ambientes de proliferação da larva de mosquitos transmissores de doenças como dengue, febre amarela e outras. • Importância – o bioinseticida apresenta especificidade ao inseto alvo, não acarreta acúmulo de resíduos no meio ambiente e não é tóxico ao homem e aos animais não alvo, possuindo ação duradoura. • Estágio da Tecnologia: Industrial – disponível para repasse. 10

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro BIOINSETICIDA Dados Técnico-Econômicos (estimativas): • Rendimento: 0, 4 kg de biomassa / kg de substrato; 1, 0 kg de biomassa / kg de extrato de levedura • Investimento: US$ 2 milhões / 360 toneladas de formulado/ano • Custo do produto: US$ 4. 000 / tonelada formulado • Preço de venda: US$ 15. 000 / tonelada formulado. 11

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro FRUTOOLIGOSSACARÍDEOS (FOS) Descrição: tecnologia para produção de frutooligossacarídeos, a partir da sacarose, usando frutosiltransferase • O projeto está sendo desenvolvido conjuntamente pelo IPT e pelo ICINAZ – Instituto Cubano de Investigaciónes Azucareras. • Principais aplicações dos frutooligossacarídeos (FOS): são edulcorantes de baixo valor calórico, não são cariogênicos, previnem o câncer do colon, diminuem o nível de colesterol, fosfolipídeos e triglicerídeos no sangue e estímulam da absorção de cálcio, magnésio, ferro e principalmente inibição de infecções causadas por Salmonella em frangos recém-nascidos. Estágio da Tecnologia: Laboratório (produção da frutosiltransferase). 12

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro FRUTOOLIGOSSACARÍDEOS (FOS) Dados Técnico-Econômicos (estimativas): • Rendimento: 600 kg de FOS / ton de sacarose • Preço de venda: US$ 300 / kg de FOS. Observação: quantidade de FOS comercializada 12. 000 ton (1995). 13

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro INOCULANTES - FBN em LEGUMINOSAS Descrição: Cultivo em biorreator de bactérias responsáveis pela fixação biológica de nitrogênio em leguminosas, sob condições controladas seguido de formulação do produto. Uso: Inoculante utilizado durante a semeadura de soja. Estabelece-se uma simbiose microrganismo/planta responsável pela fixação do nitrogênio atmosférico, usado pelo vegetal para seu crescimento. Importância: Substituição de fertilizante nitrogenado. Existem unidades de produção no Sul/Sudeste, bem como produtos importados, havendo necessidade de transporte de inoculantes para áreas plantadoras de soja no restante do país. Estágio: Industrial, disponível para repasse. 14

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro INOCULANTES - FBN em LEGUMINOSAS Dados Técnico-Econômicos (estimativas): • Rendimento: 0, 4 kg de biomassa / kg de glicerol 1, 0 kg de biomassa / kg extrato de levedura • Investimento: US$ 500. 000 (500 toneladas formulado/ano) • Custo do produto: US$ 1. 000 a 2. 000 / tonelada formulado • Preço de venda: US$ 5. 000 a 6. 000 / tonelada formulado. 15

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Celulose de Bagaço Descrição: Processos de alto rendimento e semiquímicos a partir de bagaço desmedulado de cana-de-açúcar Estes processos incluem: • CTMP - Processo quimotermomecânico • Processos semiquímicos Com a mesma configuração e equipamentos pode-se conduzir processos diferentes conforme o produto desejado. Produtos: Pastas ligno-celulósicas para fabricação de: • Papel tipo kraft liner • Miolo corrugado. 16

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Celulose de Bagaço Vantagens: Possibilidade de transformar o bagaço de cana-de-açúcar em produtos com maior valor agregado. Impacto ambiental: Seus efluentes possuem alta taxa de DBO, mas são de tratabilidade usual. Caso seja implantado perto da usina de açúcar e álcool, seus efluentes podem ser misturados com os destes processos. Estágio da Tecnologia: Piloto • A implantação do processo desde o bagaço integral precisa ser testada. • A utilização do bagacilho, gerado no desmedulamento, que não a queima precisa ser avaliada e testada. 17

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Celulose de Bagaço Dados Técnico-Econômicos: • Rendimento: 60 - 80% com base no bagaço desmedulado 20 - 23% com base no bagaço bruto. • Investimento (unidade típica): 300 a 400 mil US$/ton produto • Custo do produto: 290 a 320 US$/tonelada de produto Observação: O produto em forma de pasta não tem praticamente mercado. A ele deve estar acoplada uma unidade para produção de um produto acabado (caixas de papelão). 18

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Etanol de Bagaço Descrição: Produção de etanol a partir do bagaço: pré-tratamento (com Na. OH a quente ou mecânico) e sacarificação (hidrólise enzimática) e fermentação simultâneas. Vantagens e importância para o setor: consumo do bagaço excedente e incremento da produção de etanol. Impacto ambiental: geração de resíduos sólidos e vinhaça adicional. Estágio da Tecnologia: Laboratorial (tecnologia a ser atualizada). 19

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Biodigestão de Vinhaça Descrição: Tratamento anaeróbio de vinhaça de caldo misto, em reator de fluxo ascendente com leito de lodo (UASB). Vantagens e importância para o setor: Saneamento ambiental, produção de energia (biogás) e maior disponibilidade de bagaço; Impacto ambiental: Saneamento e produção de energia. Estágio da Tecnologia: Semi – Industrial (biodigestor de 500 m 3). 20

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Biodigestão de Vinhaça Dados Técnico-Econômicos: • Rendimento: 10 m 3 de biogás (60 a 65 % metano)/m 3 vinhaça. • Investimento: Unidade típica: 120. 000 litros de álcool/dia 12, 5 litros de vinhaça/litro de álcool US$ 1, 0 a 1, 5 milhões. 21

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Materiais de Referência Certificados Descrição: • São produtos altamente homogêneos e estáveis preparados sob rigoroso controle pelo IPT. • Possuem propriedades certificadas através métodos de referência ou do trabalho colaborativo de diversos laboratórios de alta qualificação e experiência. • O IPT disponibiliza atualmente mais de 130 materiais de referência utilizados por centenas de empresas no Brasil e no exterior (EUA, Europa, Japão, Coréia, Austrália, África do Sul, etc. ) 22

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Materiais de Referência Certificados São empregados na calibração de instrumentos e na validação de métodos de medição. São exigidos por esquemas de credenciamento ISO 9000, ISO 17025, ISO 14000, OHSAS, QS 9000, etc. Permitem atender à exigências da legislação de diversos países, inclusive o Brasil. Garantem a qualidade das medições dos produtores e, portanto, de seus produtos. Dão credibilidade aos produtores frente às exigências dos clientes. Reduzem ou eliminam o efeito de Barreiras Técnicas à Exportação (BNTs). 23

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Materiais de Referência Certificados Demanda de Materiais de Referência de Álcool Etílico: • Produtores – Copersucar • Entidades setoriais - UNICA • Consumidores de álcool etílico no Brasil e no exterior • Laboratórios de monitoramento de combustíveis (ANP) • Traders • Empresas inspetoras 24

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Materiais de Referência Certificados Produtos Necessários: Etanol anidro (1 padrão): Massa específica (780 a 820 kg/m 3) p. H (escala específica para etanol) Etanol hidratado (3 padrões): Massa específica (780 a 820 kg/m 3) Acidez ou p. H (entre 6 e 8) Condutividade (100 a 500 m. S/m) Teor alcoólico (91 a 94%) Cl - (0, 4 a 1, 2 ppm) SO 42 - (3 a 5 ppm) Fe 3+ (2 a 5 ppm) Na + (0, 4 a 1, 2 ppm) 25

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Materiais de Referência Certificados Dados de Produção: Capacidade de produção: • até 1 lote por trimestre de cada produto; • até 200 frascos / lote. Custo por frasco: • cerca de R$200, 00. 26

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Serviços Técnicos Especializados • Diagnóstico da combustão de bagaço de cana em caldeiras quanto à eficiência energética e emissões - proposição medidas otimização. • Otimização energética dos processos de evaporação e destilação. • Avaliação e otimização do circuito de geração de potência na usina. • Gaseificação do bagaço de cana. • Avaliação da combustão de palha de cana em caldeiras (incluindo emissões). • Peletização de bagaço de cana. • Software para otimizar a unidade de geração de potência de uma usina integrada de açúcar / álcool / eletricidade. 27

Tecnolologias para o Setor Sucro-Alcooleiro Contatos no IPT 28