TCC - Engenharia Química
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ILATIT - Centro de Tecnologia e Infraestrutura - Bacharelado em Engenharia Química
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Navegando TCC - Engenharia Química por Assunto "álcool como combustível"
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Item Validação de metodologia para produção de etanol a partir de resíduos orgânicos com integração de simulação no MATLAB(2026-10-19) Santos, Lidiane Ferreira dosA crescente geração de resíduos orgânicos alimentícios e a necessidade de diversificação da matriz energética têm impulsionado a busca por alternativas sustentáveis para a produção de biocombustíveis. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade técnica da produção de etanol de segunda geração (2G) a partir de resíduos orgânicos alimentícios, associando ensaios experimentais à modelagem matemática e simulação computacional em MATLAB®. A metodologia experimental compreendeu as etapas de preparo e caracterização da biomassa, hidrólise ácida, detoxificação, fermentação alcoólica e destilação simples. A caracterização da biomassa indicou teor de umidade de 86,86% e matéria seca de 13,14%. Foram realizados ensaios experimentais para avaliação do processo, sendo obtidos teores alcoólicos de 19,80% (v/v) no Experimento 2 e 8,85% (v/v) no Experimento 3. A modelagem computacional foi estruturada de forma modular, contemplando a hidrólise ácida por meio do modelo cinético de Saeman, a fermentação alcoólica pelo modelo de Monod e a destilação com base no equilíbrio líquido-vapor não ideal, utilizando a equação de atividade de Van Laar. Considerando uma base de cálculo de 10 g de biomassa seca, a simulação resultou em 4,90 g de açúcares após a hidrólise, 4,85 g de açúcares aproveitáveis após a detoxificação e 2,18 g de etanol ao final da fermentação, correspondendo a um rendimento global de 0,22 g de etanol por grama de biomassa. Na etapa de destilação, foi estimado um teor alcoólico de 24,1% (v/v), valor superior ao obtido experimentalmente para a mesma carga de biomassa. Os resultados demonstraram coerência entre o comportamento previsto pelo modelo e os dados experimentais, evidenciando o potencial da rota avaliada para a valorização de resíduos alimentícios. Entretanto, os teores alcoólicos obtidos ainda são insuficientes para a utilização direta como combustível comercial, indicando a necessidade de aprimoramentos, especialmente na etapa de separação, por meio da adoção de processos de destilação mais eficientes. Resumen La creciente generación de residuos orgánicos alimentarios y la necesidad de diversificar la matriz energética han impulsado la búsqueda de alternativas sostenibles para la producción de biocombustibles. En este contexto, el presente trabajo tuvo como objetivo evaluar la viabilidad técnica de la producción de etanol de segunda generación (2G) a partir de residuos orgánicos alimentarios, mediante la asociación de ensayos experimentales con modelización matemática y simulación computacional en MATLAB®. La metodología experimental comprendió las etapas de preparación y caracterización de la biomasa, hidrólisis ácida, detoxificación, fermentación alcohólica y destilación simple. La caracterización de la biomasa indicó un contenido de humedad del 86,86% y un contenido de materia seca del 13,14%. Se realizaron ensayos experimentales para evaluar el proceso, obteniéndose contenidos alcohólicos de 19,80% (v/v) en el Experimento 2 y 8,85% (v/v) en el Experimento 3. El modelo computacional fue estructurado de manera modular, contemplando la hidrólisis ácida mediante el modelo cinético de Saeman, la fermentación alcohólica mediante el modelo de Monod y la destilación con base en el equilibrio líquido-vapor no ideal, utilizando la ecuación de actividad de Van Laar. Considerando una base de cálculo de 10 g de biomasa seca, la simulación resultó en 4,90 g de azúcares después de la hidrólisis, 4,85 g de azúcares aprovechables después de la detoxificación y 2,18 g de etanol al final de la fermentación, correspondientes a un rendimiento global de 0,22 g de etanol por gramo de biomasa. En la etapa de destilación, se estimó un contenido alcohólico de 24,1% (v/v), superior al obtenido experimentalmente para la misma carga de biomasa. Los resultados demostraron coherencia entre el comportamiento previsto por el modelo y los datos experimentales, evidenciando el potencial de la ruta evaluada para la valorización de residuos alimentarios. Sin embargo, los contenidos alcohólicos obtenidos aún son insuficientes para su utilización directa como combustible comercial, lo que indica la necesidad de mejoras, especialmente en la etapa de separación, mediante la adopción de procesos de destilación más eficientes.