Orientador: Adriano Pinto Mariano

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

Resumo: Seguindo a tendência global de transformação do setor florestal, os produtores de celulose no Brasil estão interessados em expandir seus negócios para a bio-economia. Os pontos de entrada são variados e entre opções de produtos e processos que podem ser integradas às usinas kraft de...

Resumo: Seguindo a tendência global de transformação do setor florestal, os produtores de celulose no Brasil estão interessados em expandir seus negócios para a bio-economia. Os pontos de entrada são variados e entre opções de produtos e processos que podem ser integradas às usinas kraft de celulose, as que são baseadas na plataforma de açúcares são promissoras. Nesta plataforma, os tratamentos físico-químicos e enzimáticos convertem biomassa em açúcares e lignina. Os açúcares são usados para produzir produtos químicos e combustíveis e a lignina pode ser usada para fins energéticos ou convertida em produtos. Desta forma, a principal questão abordada nesta pesquisa é se biorrefinarias anexadas a fábricas de celulose podem ofertar açúcares lignocelulósicos para combustíveis e produção química, como um investimento atraente. Foram elaborados cenários com diferentes fontes de biomassa além da madeira de eucalipto convencional, como o eucalipto de curta rotação (floresta energética) e culturas energéticas de cana, utilizando diferentes tecnologias de pré-tratamento (organosolv e explosão a vapor). Baseado na análise técnico-econômica gerada, o melhor resultado foi tecnologia organosolv com eucalipto e venda de lignina organosolv, porque a lignina é um subproduto com potencial de alto valor agregado (preço mínimo de venda do açúcar, PMV de 75 USD/t). Sem considerar venda de lignina, o PMV do eucalipto e organosolv é de 326 USD/t e o melhor resultado é explosão a vapor com cana-energia (PMV de 192 USD/t) por se tratar de uma tecnologia e matéria-prima econômicas. O PMV dos cenários variou de 75 a 326 USD/t, enquanto que a média do preço do açúcar cristal no Brasil é de 216 USD/t. A concentração da corrente de produto é de 90 a 180 g/L. Por fim, foi elaborada uma metodologia para seleção de mercados promissores que utilizam açúcares como matéria-prima. Foram abordados aspectos financeiros, tecnológicos e de mercado. Foram selecionados ácido succínico, ácido levulínico, ácido lático e butanol para validação da ferramenta. O ácido lático e butanol, segundo parâmetros e pesos adotados, foram os mais cotados para implementação de uma biorrefinaria. Apesar disso, a metodologia apresentou que todos os produtos analisados possuem grande expectativa e possibilidade de crescimento quando utilizadas rotas de produção a partir de açúcares

Abstract: Following the global trend of transformation of the forest sector, pulp producers in Brazil are interested in expanding their business to the bio-economy. Entry points are varied and among several processes and product options that can be integrated into kraft pulp mills, those based on...

Abstract: Following the global trend of transformation of the forest sector, pulp producers in Brazil are interested in expanding their business to the bio-economy. Entry points are varied and among several processes and product options that can be integrated into kraft pulp mills, those based on the sugar¿s platform are promising. In this platform, physicochemical and enzymatic treatments convert biomass to sugars and lignin. The sugars are used to produce chemicals and fuels and the lignin can be used for energy purposes or converted into products. As such, the main question addressed in this research is whether biorefineries annexed to pulp mills can offer affordable lignocellulosic sugars for fuels and chemical production while keeping the investment attractive. Scenarios were elaborated using different biomass sources besides conventional eucalyptus, such as short rotation eucalyptus (energy forestry) and energy cane, using different technologies of pre-treatment (steam explosion and organosolv). Based on the generated technic-economic analysis, the best result achieved was using organosolv as pre-treatment with eucalyptus and selling the lignin ¿ because it is a sub product with potential added value (minimum selling price of sugars or MSP of 75 USD/t). Without considering selling lignin, the MSP of eucalyptus and organosolv is 326 USD/t and the best result was using steam explosion as pretreatment with energy cane (MSP: 192 USD/t), because of its cheaper technology and raw material. The MSP of the scenarios ranged from 75 to 326 USD/t while the average price for crystal sugar in Brazil is 216 USD/t. The product stream concentration is 90-180 g/L. Lastly, we elaborate a methodology to select promising markets for sugar as raw material. Financial, technologic and market aspects were taken into consideration. The selection of product included succinic acid, levulinic acid, lactic acid, and n-butanol to validate the tool. Lactic acid and n-butanol were the most suited to implement a biorefinery, according to the parameters and its weights given. Despite this, the methodology showed that all the analyzed products have great potential and possibility of growth using production routes based on sugars

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