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Aplicação de feixe de elétrons para esterilização de mosto obtido a partir da hidrólise de milho em caldo de cana energia, visando à produção de etanol (2023)

  • Authors:
  • Autor USP: DOURADINHO, RAFAEL SOARES - BIOENERGIA
  • Unidade: BIOENERGIA
  • Sigla do Departamento: LAN
  • DOI: 10.11606/T.105.2023.tde-14092023-164028
  • Subjects: CALDO DE CANA; ESTERILIZAÇÃO; ETANOL; FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA; HIDRÓLISE; MILHO; MOSTO
  • Keywords: Feixe de elétrons
  • Agências de fomento:
  • Language: Português
  • Abstract: A busca pela sustentabilidade e a crescente demanda energética tem direcionado a atenção da humanidade aos biocombustíveis. A geração de etanol brasileiro representou 27% da produção mundial em 2021 e a perspectiva é que em 2029 o país alcance a produção de 47 bilhões de litros. Para isto, será necessário aumentar o número de unidades industriais de produção do biocombustível, revelar tecnologias para aumentar a eficiência do processo e viabilizar a diversificação de matérias-primas para produzi-lo. Neste sentido, o milho tem chamado a atenção como matéria-prima para a produção de etanol no Brasil. Para esta matéria-prima há possibilidade de combinação de diferentes biomassas agroenergéticas como fonte renovável de energia ao processo de produção. O bagaço de cana energia pode atender a demanda energética do sistema de produção e agregar valor por meio da redução de custos e adequação do balanço energético. Também, torna possível o direcionamento do excedente energético para o acionamento de um acelerador de elétrons como fonte de radiação ionizante, a qual pode inativar a população de microrganismos contaminantes presentes no mosto. E, além disso, possibilita o aproveitamento do caldo como fonte de carbono às leveduras. Por este motivo, os objetivos deste trabalho foram: a) avaliar a fermentação alcoólica de mosto obtido a partir da hidrólise de milho em caldo de cana; b) validar a dose de feixe de elétrons suficiente para inativação dos microrganismos contaminantespresentes no mosto; c) investigar os efeitos da irradiação do mosto com feixe de elétrons sobre o aumento da eficiência e produtividade da fermentação alcoólica; d) investigar a possibilidade de reciclo das células de levedura neste processo de produção de etanol a partir de milho; e) verificar a sustentabilidade energética, ambiental e econômica do processo conduzido nestas condições. O estudo foi realizado em 4 etapas. O aproveitamento do caldo de cana em substituição à água utilizada na etapa hidrólise não prejudicou a sacarificação do amido e, consequentemente, proporcionou incremento de açúcares no mosto obtido. A fermentação deste mosto apresentou eficiência e produtividade, respectivamente, 7,8% e 21,6% maiores que os resultados observados em mosto obtido a partir da hidrólise do milho em água. A irradiação do mosto em dose 20 kGy de feixe de elétrons foi suficiente para a completa inativação da população (108 UFC mL-1) de microrganismos contaminantes. O mosto cuja população de microrganismos contaminantes foi inativada com feixe de elétrons apresentou eficiência de fermentação 5,1% maior que a eficiência observada em mosto não tratado; e o reciclo das células de levedura se mostrou tecnicamente viável apenas em mosto cuja carga microbiana foi inativada. Considerando apenas o efeito da irradiação do mosto com feixe de elétrons, um incremento de 5% na produção nacional de etanol seria equivalente a 1,5 bilhão de litros ou, R$5,7 bilhões em produtocomercializado anualmente. O mesmo aumento de produção pelos meios convencionais, exigiria a implantação de 8 novas usinas de etanol de milho com produção de 200 milhões de litros por ano; e o processamento adicional de 3,75 milhões de toneladas de milho. O bioetanol produzido a partir de milho hidrolisado em caldo de cana e com mosto irradiado com feixe de elétrons apresentou balanço energético, intensidade de carbono e Nota de Eficiência Energético-Ambiental (NEEA) estimados em 5,37, 22,09 gCO2eq MJ-1 e 65,31 gCO2eq MJ-1, respectivamente. O estudo de viabilidade econômica do sistema de produção apresentou VPL positivo e payback estimado em 5 anos
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 15.06.2023
  • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI
    Informações sobre o DOI: 10.11606/T.105.2023.tde-14092023-164028 (Fonte: oaDOI API)
    • Este periódico é de acesso aberto
    • Este artigo é de acesso aberto
    • URL de acesso aberto
    • Cor do Acesso Aberto: gold
    • Licença: cc-by-nc-sa

    How to cite
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    • ABNT

      DOURADINHO, Rafael Soares. Aplicação de feixe de elétrons para esterilização de mosto obtido a partir da hidrólise de milho em caldo de cana energia, visando à produção de etanol. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/105/105131/tde-14092023-164028/. Acesso em: 25 jun. 2024.
    • APA

      Douradinho, R. S. (2023). Aplicação de feixe de elétrons para esterilização de mosto obtido a partir da hidrólise de milho em caldo de cana energia, visando à produção de etanol (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Piracicaba. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/105/105131/tde-14092023-164028/
    • NLM

      Douradinho RS. Aplicação de feixe de elétrons para esterilização de mosto obtido a partir da hidrólise de milho em caldo de cana energia, visando à produção de etanol [Internet]. 2023 ;[citado 2024 jun. 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/105/105131/tde-14092023-164028/
    • Vancouver

      Douradinho RS. Aplicação de feixe de elétrons para esterilização de mosto obtido a partir da hidrólise de milho em caldo de cana energia, visando à produção de etanol [Internet]. 2023 ;[citado 2024 jun. 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/105/105131/tde-14092023-164028/


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