Validação de metodologia para produção de etanol a partir de resíduos orgânicos com integração de simulação no MATLAB
| dc.contributor.author | Santos, Lidiane Ferreira dos | |
| dc.date.accessioned | 2026-10-20T12:53:03Z | |
| dc.date.available | 2026-10-20T12:53:03Z | |
| dc.date.issued | 2026-10-19 | |
| dc.description | Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino- Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química. | |
| dc.description.abstract | A 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. | |
| dc.identifier.uri | https://dspace.unila.edu.br/handle/123456789/10031 | |
| dc.language.iso | vi | |
| dc.rights | openAccess | |
| dc.subject | resíduos orgânicos | |
| dc.subject | álcool como combustível | |
| dc.subject | sustentabilidade | |
| dc.subject | produção de etanol | |
| dc.title | Validação de metodologia para produção de etanol a partir de resíduos orgânicos com integração de simulação no MATLAB | |
| dcterms.abstract | The increasing generation of organic food waste and the need to diversify the energy matrix have driven the search for sustainable alternatives for biofuel production. In this context, this study aimed to evaluate the technical feasibility of second-generation (2G) ethanol production from organic food waste by combining experimental assays with mathematical modeling and computational simulation in MATLAB®. The experimental methodology comprised biomass preparation and characterization, acid hydrolysis, detoxification, alcoholic fermentation, and simple distillation. Biomass characterization indicated a moisture content of 86.86% and a dry matter content of 13.14%. Experimental assays were conducted to evaluate the process, resulting in alcohol contents of 19.80% (v/v) in Experiment 2 and 8.85% (v/v) in Experiment 3. The computational model was structured in a modular manner, comprising acid hydrolysis based on the Saeman kinetic model, alcoholic fermentation using the Monod model, and distillation based on the non-ideal vapor-liquid equilibrium, using the Van Laar activity equation. Considering a calculation basis of 10 g of dry biomass, the simulation resulted in 4.90 g of sugars after hydrolysis, 4.85 g of usable sugars after detoxification, and 2.18 g of ethanol at the end of fermentation, corresponding to an overall yield of 0.22 g of ethanol per gram of biomass. In the distillation stage, an alcohol content of 24.1% (v/v) was estimated, which was higher than the experimental value obtained for the same biomass load. The results demonstrated consistency between the behavior predicted by the model and the experimental data, highlighting the potential of the evaluated route for the valorization of food waste. However, the alcohol contents obtained are still insufficient for direct use as commercial fuel, indicating the need for improvements, particularly in the separation stage, through the adoption of more efficient distillation processes. |
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