Monitoramento de biocombustíveis em tempo real com espectroscopia NIR

Monitoramento de biocombustíveis em tempo real com espectroscopia NIR

Neste post discutiremos o monitoramento por espetroscopia NIR do processo de produção de bioetanol e como o NIR on-line é um importante aliado para o monitoramento em tempo real dos resultados da fermentação, qualidade ou pureza final, inibidores do processo e outros analitos de interesse para a produção de subprodutos de elevado valor acrescentado para a indústria.

Bioetanol e NIR

O bioetanol é um tipo de combustível obtido a partir da fermentação de matérias orgânicas ricas em açúcares e amido, como o milho, a beterraba sacarina e a cana-de-açúcar, entre as mais utilizadas a nível mundial. Inclusive pode ser produzido a partir de resíduos sólidos urbanos e biomassa sem valor alimentício, conhecido como bioetanol de “segunda geração” ou bioetanol lignocelulósico, que resolve o problema adicional de dar um destino produtivo e um valor agregado aos resíduos orgânicos que descartamos, convertendo-os em biocombustível.
Como resultado da ação de leveduras e enzimas no processo de fermentação, e após destilação, obtém-se o bioetanol para ser utilizado como biocombustível e para ser misturado com combustíveis fósseis. Do resto dos componentes, obtêm-se subprodutos que podem variar em função da matéria-prima utilizada no processo, por exemplo, da moagem a seco podem obter-se rações para animais devido ao seu elevado conteúdo proteico, ou outros subprodutos da moagem úmida como o óleo de milho, xaropes, entre outros. Além disso, a partir da biomassa lignocelulósica, podem ser obtidos subprodutos para reutilização em outras indústrias, como o metanol e o ácido acético.

Bioetanol e NIR em linha

No entanto, poucas biorrefinarias apostaram na introdução de tecnologia NIR em linha para monitorar o processo de fermentação, destilação, a ação de inibidores de processo ou o controle de subprodutos.

Neste sentido, a IRIS Technology tem desenvolvido várias aplicações para controle de processos em biorrefinarias utilizando o analisador Visum NIR In-Line ™ e o portátil Visum Palm™ NIR.

Tabela 1: Previsão do teor de glicose e etanol em linha usando um analisador Visum NIR In-Line ™.

Na Tabela 1, apresentam-se os principais parâmetros, intervalos e etapas de produção do bioetanol lignocelulósico em um de nossos clientes, onde os resíduos sólidos urbanos são transformados em bioetanol.

Também foi monitorado o processo de deslenhificação da biomassa lignocelulósica para libertar a celulose da hemicelulose e da lenhina e, assim, conseguir a despolimerização dos hidratos de carbono para produzir açúcares simples e a fermentação para produzir etanol.

Quadro 2: O processo de pré-tratamento consiste numa combinação de organosolvatação com explosão a vapor (efetuada pela LTU, Lulea Univ. of Technology). Parâmetros monitorados: Teor de lignina, celulose e hemicelulose.

Outra aplicação desenvolvida no âmbito deste projeto foi o monitoramento por Visum NIR In-Line ™ do processo de obtenção de açúcares redutores a partir de hemicelulose presente em resíduos lignocelulósicos. Em particular, mostra-se que é possível controlar fatores inibidores do processo de fermentação, como o ácido acético.

Tabela 3: Parâmetros monitorados: xilose, glucose, teor de ácido acético.

As instalações e os testes realizados demonstram a eficácia e a importância da introdução da tecnologia NIR em linha nas biorrefinarias, a fim de se obter um controlo mais preciso das diferentes fases do processo de produção de bioetanol, alcançar uma maior qualidade e, por conseguinte, aumentar a eficiência dos biocombustíveis.

Esperamos que este artigo sobre monitoramento de biocombustíveis em tempo real com espectroscopia NIR tenha sido útil. Para mais informações, fale conosco através do e-mail guilherme@satelit.com.br.

De IRIS Technology Solutions

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