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VALORIZAÇÃO INTEGRAL DA BIOMASSA
O conceito do uso de fontes renováveis estáimplicitamente conectado com a idéia de Valorização
Integral, destacando a importância do uso completo do produto entregue pela natureza (agricultura)
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CO 2
Fotossíntese
Consumidor
Resíduos
Resíduos: coco, sisal, banana, abacaxi, etc.
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Oportunidades de valorizaçãode recursos agroflorestais
Produção alimentarProdução biomateriaisProdução biomoléculasProdução bioenergiaProdução combustíveisProdução calorProdução eletricidade
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Variáveis críticasEmpregoRendaUso do soloLogística de estocagem / transporteInfra-estruturaDesenvolvimento territorial / regionalCompetitividade Desafios
InformaçãoMutação tecnológica
Controle de riscosCiclo de vida
Comércio internacionalConquista da competitividade
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Biomassa: Fonte Básica
BiocombustíveisBiomateriais
Energia Térmica e ElétricaDerivada de Biomassa Residual
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Composição Típica da Biomassa
45%5%
25%25%
Lignin
OtherCellulose
(Chains of glucose sugar)
Hemicellulose(Chains of xylose and arabinose in hardwoods;mannose and xylose in softwoods)
Softwoods
Hardwoods
MSW
Crop residues
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Aplicações Alimentares versus Não-Alimentares
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Como substituir o petróleo como
matéria - prima?
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Árvores comoFábricasQuímicas
Possíveis rotas de química verde para
exploração e valorizaçãode metabólitos
produzidos pelas árvores
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Esquema de separação dos componentes da biomassa
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Componentes extraídos dos FRUTOS e FOLHAGENS
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Componentes extraídos das SEMENTES
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Componentes extraídos da HEMICELULOSE
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Componentes extraídos da CELULOSE
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Componentes extraídos da LIGNINA
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Composição de alguns Resíduos Lignocelulósicos
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Hidrólise Enzimática da Celulose
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Composição de Matérias-Primas Amiláceas
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Hidrólise Enzimática do Amido
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Composição de Matérias-Primas Sacaríneas
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Composição de Matérias-Primas Proteicas
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Hidrólise Enzimática da Proteína
Exopeptidases - atuam somente nos finais das cadeias polipeptídicas na região N ou C terminalregião amino terminal livre = aminopeptidasesregião carboxi terminal livre = carboxipeptidases
Endopeptidases atuam preferencialmente nas regiões internas da cadeia polipeptídica, entre asregiões N e C terminal:Proteases de serinaProteases de treoninaProteases de cisteínaProteases de ácido aspárticoMetaloproteasesProteases de ácido glutâmico
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Biorrefinarias:
Ferramenta de Integração para
Valorização Total dos Resíduos
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Resíduos da Viticultura
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Soro de Queijo
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Aproveitamento do coco verde: Transformando a ameaça dos resíduos em alternativas eco-eficientes
• Produção de mantas e telas para proteção do solo através do controle da erosãoe na recuperação de áreas degradadas (fibra tecida em forma de manta biodegradável)
• Componente de substratos a base de turfa (alta capacidade de retenção de água, elevada aeração do sistema radicular, grande estabilidade dos valores de pH e condutividade elétrica do meio)
• Fonte de fibra celulósica na mescla de polpa para resistência e flexibilidade do papel (menor quantidade de polpas extraídas de madeiras como pinheiros e eucaliptos)
• Substrato na produção de enzimas por Fermentação no estado sólido (celulases, xilanases, pectinases e outras)
• Complementação alimentar animal após tratamento químico
• Em matrizes poliméricas (compósitos reforçados com fibras naturais: boa rigidezdielétrica, melhor resistência ao impacto e características de isolamento térmico e acústico)
• Construção civil (usada com cimento especial de baixo teor de alcalinidade)
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Produção de Álcool a partir de Diferentes Fontes
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Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol Transformações após o Protocolo de Kioto
Composição da Cana de Açúcar após colheita:Açúcar: 12-18%Fibra: 12-14% (sem computar os resíduos de colheita)Cera 0,1-0,3%Cinza: 2-3%
85 L/TC•Etanol:Etanol (Destilaria Autônoma)
42 L/TC•Etanol:67 kg/TC•Açúcar:
Açúcar / Etanol (50/50) (Usina com Destilaria anexa)
7 L/TC•Ethanol do melaço:120 kg/TC•Açúcar:
Conversão da sacarose da cana:Usina de açúcar
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Bagaço de Cana
21,719,520,7LIGNINA %
26,025,025,2HEMICELULOSE %
41,247,746,6CELULOSE %
MEDULAFIBRABAGAÇO INTEGRAL
Bagaço excedente
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Palha de Cana
9,7%UMIDADE8,0%CINZA
4,3%OUTRAS MATÉRIAS ORGÂNICAS
12,7%LIGNINA25,6%HEMICELULOSE
45,1%CELULOSE
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Potencial de conversão do Bagaço em etanol
Kg Kg litroshidrolise fermentação
celulose 200 glicose 209 etanol 123hemicelulose 158
lignina 100 xiloseproteinas 17 arabinose 126 etanol 63
cinza 25agua 500 total 186
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Sucroquímica(açúcar, xarope e melaço)
FrutoligosacarídeosPolihidroxibutirato(PHB)Ácido láctico e polilactinasÁcidos orgânicos: cítrico, glucónico, málico e itacónico (outros ácidos)Aminoácidos 1-3 propanodiol2-3 butanodiolXantana e DextranaEsteres de sacarose Alcoolquímica (etanol)
Rota fermentativa:Ácido acético
Rota Química:- Etileno: polímeros- Aldeído: ácido acético, acetatos
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Produtos a partir de bagaço (futuramente resíduos da colheita: pontas e folhas)
Furfural, álcool furfurílico, resinas e derivados químicos a partir da rota do furfuralxilose e xilitolhidrólise de bagaço para: hexoses fermenteciveis para etanol, Sucroquímica, HMF e derivadoslignina e derivados de ligninapapelão e celulose de bagaçoaglomerados e MDF
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A cera apresenta os seguintes níveis de concentração dependendo do tipo de solo, da idade da cana, do tipo de colheita (cana queimada ou crua), dentre outros:
• cera recuperável na torta está próxima de 0,1% da cana • entre 1,5 e 3,5 % na torta de filtro úmida;• entre 5 e 15 % na torta de filtro seca;
Utiliza-se o processo de extração com solvente
Na cera de cana-de-açúcar estão presentes fitoesteróis e o policosanol (P.P.G), benéficos para a saúde.
Cera de Cana
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Recirculação na fermentação: Biostil e outros (dificuldades operacionais)
Concentração por membranas (custo elevado)
Concentração térmica (incrustações, consumo energético elevado)
Biodigestão (baixa taxa de conversão, inibição pelo sulfato)
Precipitação de sais (geração de resíduos sólidos)
Combustão do vinhoto concentrado (custo elevado, fusão dos sais)
Rotas para tratamento do vinhoto
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