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
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Maceió, Setembro de 2004
Tecnolologias para o Setor
Sucro-Alcooleiro
PHB e PHB/HV
Descrição: Cultivo de bactérias selecionadas que acumulam poli-3hidroxibutirato (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) .
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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.
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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
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Tecnolologias para o Setor
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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
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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 (1L) e patenteado e
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necessita ser ampliado para escala piloto (100L).
Tecnologias para o Setor
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FRUTOSE E GLICOSE
Dados Técnico-Econômicos (estimativas):
•
•
•
•
Rendimento: 500kg de glicose + 500kg 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
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SORBITOL E MANITOL
Ácido ou
enzima
Água
Inversão
Crioresfriam.
Cristalização
Sacarose
Manitol
Sorbitol
Hidrogênio Hidrogenação
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 (1L) e necessita ser ampliado
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para escala piloto (100L).
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SORBITOL E MANITOL
Dados Técnico-Econômicos (estimativas):
•
•
•
•
Rendimento: 500kg de sorbitol + 500kg 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
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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.
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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.
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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 recémnascidos.
Estágio da Tecnologia: Laboratório (produção da frutosiltransferase).
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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Etanol de Bagaço
Descrição: Produção de etanol a partir do bagaço: pré-tratamento
(com NaOH 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).
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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 m3).
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Biodigestão de Vinhaça
Dados Técnico-Econômicos:
• Rendimento: 10 m3 de biogás (60 a 65 % metano)/m3 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.
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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.)
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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).
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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
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Materiais de Referência Certificados
Produtos Necessários:
Etanol anidro (1 padrão): Massa específica (780 a 820kg/m3)
pH (escala específica para etanol)
Etanol hidratado (3 padrões): Massa específica (780 a 820kg/m3)
Acidez ou pH (entre 6 e 8)
Condutividade (100 a 500 mS/m)
Teor alcoólico (91 a 94%)
Cl- (0,4 a 1,2 ppm)
SO42- (3 a 5 ppm)
Fe3+ (2 a 5 ppm)
Na+ (0,4 a 1,2 ppm)
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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.
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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.
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Contatos no IPT
Tecnologia
Contato
E-mail
Telefone
PHB e PHB/HV
José Geraldo C. Pradella
[email protected]
(11) 3767-4542
PHAmcl e PHB/HPE
Maria Filomena Rodrigues [email protected]
(11) 3767-4827
Frutose e Glicose
Marco Giulietti
[email protected]
(11) 3767-4888
Sorbitol e Manitol
Marco Giulietti
[email protected]
(11) 3767-4888
Bioinseticida
Elda Sabino
[email protected]
(11) 3767-4828
FOS
Alfredo E. Maiorano
[email protected]
(11) 3767-4829
Inoculantes
José Geraldo C. Pradella
[email protected]
(11) 3767-4542
Celulose de Bagaço
José Mangolini
[email protected]
(11) 3767-4445
Etanol de Bagaço
Antonio Bonomi
[email protected]
(11) 3767-4828
Biodigestão de Vinhaça
Clarita S. Peres
[email protected]
(11) 3767-4750
Materiais de Referência
Ricardo Zucchini
[email protected]
(11) 3767-4661
STE Energia
João F. Peral Cespedes
[email protected]
(11) 3767-4793
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