Orientador: Patrícia Fazzio Martins Martinez

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Pesquisas acerca dos biocombustíveis vêm se intensificando, visto que esses representam uma alternativa sustentável aos oriundos de petróleo. Dentro desta classe, o etanol de segunda geração é considerado uma opção atraente para compor a futura matriz energética. Dessa forma, por ser um dos...

Resumo: Pesquisas acerca dos biocombustíveis vêm se intensificando, visto que esses representam uma alternativa sustentável aos oriundos de petróleo. Dentro desta classe, o etanol de segunda geração é considerado uma opção atraente para compor a futura matriz energética. Dessa forma, por ser um dos gargalos da produção em larga escala desse biocombustível, a etapa de pré-tratamento da biomassa recebe grande foco de estudo. Dentre os métodos aplicados para sua condução, a dissolução da biomassa em líquidos iônicos é uma possibilidade emergente e promissora, embora o alto custo desses solventes seja um fator que ameasse sua aplicação industrial. Assim, o desenvolvimento, a síntese e a avaliação de processos de regeneração de líquidos iônicos são essenciais para verificar a viabilidade de aplicação dessa tecnologia. No presente trabalho estudou-se 4 diferentes fluxogramas de processo para a recuperação do acetato de 1-etil-3-metilimidazólio empregado no processo de pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar. No primeiro fluxograma, os componentes da mistura, composta pelo líquido iônico e os demais solventes utilizados, foram separados por meio de flash; no segundo, por meio de destilação e flash; no terceiro, os demais solventes utilizados foram recuperados logo após sua utilização, por meio de flash; no último, com estratégia análoga ao anterior, por meio de flash e pervaporação. Os fluxogramas propostos foram simulados no Aspen Plus, a fim de calcular a demanda energética de cada, bem como a pureza do solvente recuperado, variáveis que serviram de base de comparação para determinar o processo mais eficiente. As propriedades físico-químicas e termodinâmicas utilizadas para a inserção do líquido iônico e dos componentes da biomassa no simulador foram extraídas, respectivamente, de trabalhos publicados e do banco de dados criado pelo NREL. A baixa concentração de biomassa praticada no pré-tratamento ocasiona uma elevada vazão do solvente, cerca de 40,20 kg de líquido iônico/kg de bagaço. Nos fluxogramas avaliados, as recuperações globais do acetato de 1-etil-3-metilimidazólio foram na faixa de 93 ¿ 94%, sendo as perdas decorrentes das etapas de filtração. Devido ao seu menor consumo energético, 42,6 MJ/kg biomassa seca, o fluxograma 4 se apresentou o mais atrativo

Abstract: Researches on biofuels have been intensified once they represent a sustainable alternative to fossil fuels. In that class, the second-generation ethanol is considered an attractive option to compose the future energy matrix. For that reason, biomass pretreatment has been extensively...

Abstract: Researches on biofuels have been intensified once they represent a sustainable alternative to fossil fuels. In that class, the second-generation ethanol is considered an attractive option to compose the future energy matrix. For that reason, biomass pretreatment has been extensively studied as being one of the bottlenecks in the industrial-scale production of this biofuel. Among the several methods that can be applied to this stage, biomass dissolution in ionic liquids is an emerging and promising one. However, the high cost of these solvents is a factor that threatens industrial application. For that reason, development and appraisal of processes to regenerate ionic liquids are essential for making this technology practicable. In this work, 4 different process flowsheets for recovery of 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate employed in the pretreatment of sugarcane bagasse were studied. In the first flowsheet, a flash drum was used for separating the components of the mixture composed of ionic liquid and other solvents; in the second, a distillation column and a flash drum; In the third, a flash drum was used for recovering each solvent, with the exception of the ionic liquid, immediately after its utilization; In the last, a flash drum and a pervaporation unit, following the strategy of the former. The energy demand and purity of the recovered solvent of each flowsheet were evaluated in order to define the most feasible one, by simulation in Aspen Plus. Physicochemical and thermodynamic properties necessary to define the ionic liquid and the biomass components in the simulation were extracted from, respectively, published works and the databank developed by NREL. The low biomass loading during pretreatment demands a large flow of solvent, about 40.20 kg of ionic liquid/kg of bagasse. Global recoveries of 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate achieved by the evaluated flowsheets were around 93 ¿ 94%, the losses occur at filtration stages. Due to its lowest energy consumption, 42.6 MJ/kg dry biomass, the fourth flowsheet was found to be the most attractive one

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