Brazilian agro-industrial by-products nexus as a potential in mixed bioethanol sustainable production

Abstract

Resumo: O crescimento da população em todo o mundo está aumentando, esse crescimento leva a uma maior necessidade de energia para as diferentes atividades humanas. Os biocombustíveis surgem em resposta à necessidade de novas energias, tendo como principal característica a geração de menos emissões de gases com efeito estufa em comparação com os combustíveis fósseis, evidenciando ser mais eco amigáveis. Uma fonte interessante na produção de biocombustíveis é a biomassa lignocelulósica, com um grande potencial de produção em escala mundial. No Brasil, a produção de biomassa lignocelulósica é feita principalmente pelo setor agrícola, setor que tem um grande impacto na economia local e nacional, gerando diferentes subprodutos que podem gerar impactos negativos ao meio ambiente. Esses coprodutos têm um grande potencial na produção de biocombustíveis devido à sua composição rica em polissacarídeos, embora sua estrutura rígida e recalcitrante exija a necessidade do uso de pré-tratamentos. O pré-tratamento é uma das etapas mais importantes no processo de produção de bioetanol a partir da biomassa lignocelulósica, por isso existem diferentes métodos, como físicos, químicos e biológicos. Neste trabalho se fez um estudo sobre as diferentes literaturas publicada na produção de bioetanol, obtendo-se parâmetros de produção de primeira e segunda geração, com os quais se planejaram quatro cenários de produção de bioetanol. Seguidamente determinou-se um processo de uso eficiente da cana de açúcar no aumento de produção de bioetanol por médio de implantação de usinas mistas de primeira e segunda geração, aumentado de uma produção inicial de 10.2 L de bioetanol de primeira geração para 146.02 L de bioetanol por tonelada de cana de açúcar em uma produção mista (aumentando em mais de 50% a produtibilidade nos quatro cenários estudados). Ademais, foram aplicados conceitos de biorefineria na escolha dos melhores pré-tratamentos, para diminuir os impactos ambientais, diminuir a geração de gases de efeito estufa e adicionalmente obter novos materiais e produtos químicos de alto valor agregado que aumentem as ganancias econômicas das indústrias

Abstract: Population growth worldwide is increasing, this growth leads to a greater need for energy in different human activities. Biofuels arise in response to the need for new energies, having as their main characteristic the generation of less greenhouse gas emissions compared to fossil fuels, showing that they are more eco-friendly. An interesting source in the production of biofuels is lignocellulosic biomass, with a great potential for production on a global scale. In Brazil, the production of lignocellulosic biomass is done mainly by the agricultural sector, a sector that has a great impact on the local and national economy, generating different by-products that can generate negative impacts on the environment. These co-products have great potential in the production of biofuels due to their composition rich in polysaccharides, although their rigid and recalcitrant structure forces the need to use pre-treatments. Pretreatment is one of the most important steps in the process of producing bioethanol from lignocellulosic biomass, so there are different methods, such as physical, chemical and biological treatment. In this work, a study was made on the different literature published in the production of bioethanol, obtaining first- and second-generation production parameters, with which four scenarios of bioethanol production were planned. Then, a process of efficient use of sugar cane was determined to increase bioethanol production by means of implantation of first- and second-generation mixed plants, increased from an initial production of 10.2 L in first generation to 146.02 L of bioethanol per ton of sugar cane in mixed production (increasing productivity by more than 50% in the four scenarios studied). In addition, biorefinery concepts were applied in the choice of the best pre-treatments, to reduce environmental impacts, decrease the generation of greenhouse gases and additionally obtain new materials and chemicals with high added value that increase the economic gains of industries