Biorefinaria e Escalonamento
Biorrefinaria
Escopo
As fontes de carbono fóssil como petróleo e gás natural devem ser substituídas por matérias-primas renováveis. A fabricação de produtos de uma origem biológica a nível industrial poderia competir com o petróleo e produtos derivados se todos os recursos renováveis utilizados para a sua produção são explorados através do conceito de biorrefinaria e/ou bioprocesso sustentável. Similar a uma refinaria petroquímica, a biorrefinaria do futuro será uma instalação integrada, que pode converter uma grande variedade de matérias-primas para bioenergia, calor, produtos químicos e outros materiais valiosos maximizando o valor da biomassa e minimizando o desperdício. O crescente interesse científico e comercial no desenvolvimento de estratégias viáveis de biorrefinação para converter matérias-primas renováveis em biocombustíveis, produtos químicos e materiais esta sendo desenvolvido devido a preocupações ambientais, a uma marcada redução dos recursos petrolíferos, e por causa da conscientização pública. Neste contexto, uma importante linha de pesquisa esta sendo implementada com o objetivo de uma tecnologia nacional em parceria com a industria petroquímica local, baseada em matérias primas agroindustriais locais para obtenção de bioprodutos, tal o caso de alguns ácidos orgânicos e alcoóis que se encaixam na cadeia da industria química convencional ou inclusive em novos processos. Nesta linha de pesquisa são incluídos o processo de fermentação em estado sólido para a degradação de polímeros com a subsequente produção de fontes de carbono e nitrogênio uteis para uma segunda etapa de fermentação liquida que permitira a produção final dos bioprodutos de interesse. Esta linha de pesquisa esta suportada por um estudo paralelo de viabilidade técnico econômica a maneira de direcionar as estratégias de pesquisa e desenvolvimento, assegurando assim um resultado tecnológico competitivo no mercado.
Responsáveis
- Denise Freire
- Erika Cristina
- Anderson Fragoso
Técnicas
- EVTE com SuperPro Design
- Técnicas de fermentação em estado solido
- Técnicas de fermentação submersa
- Determinações bioquímicas por espectrofotometria
- Determinações bioquímicas por cromatografia
Infraestrutura
- Camara climatica com controle de temperatura e umidade relativa
- Determinador de umidade por lampada IR
- Determinador de atividade de agua Aqualab
- Cromatografo líquido
- Espectrofotometro Shimadzu LU-UV
- Fermentadores líquidos de bancada
- Fermentador Terrafors IS- INFORS de 14 l ou 3 kg
- Medidor de CO2 e O2
Parceiros
- CENPES
- Agricultural University of Athens (AUA) - Grécia
- Universidade de São Paulo
Escalonamento de Bioprocessos
Escopo
O desenvolvimento de bioprocessos passa por uma primeira etapa estudos de caracterização e otimização do processo a escala laboratorial de bancada. Este tipo de estudos que focalizam em fenômenos cinéticos de crescimento e produção, nutricionais, condições físico-químicas, morfológicas e fisiológicas do processo, estão amplamente consolidados no sistema de pesquisa brasileiro, e evidencia disso é o amplo número de grupos de pesquisa e sua produção considerável de publicações, e inclusive patentes. No entanto, o desenvolvimento de bioprocessos tem truncado seu caminho para sua aplicação industrial quando a etapa seguinte de escalonamento não é executada. Este tipo de estudo permite a definição de parâmetros de processo relacionados com fenômenos de transferência de massa e de calor, alem de efeitos mecânicos, que possam afetar o desempenho do processo a nível de cinético. A importância deste estudo radica em que este tipo de efeitos aparecem em escalas subsequentemente maiores no caminho a uma escala industrial de processo. Neste sentido, o propósito desta linha de pesquisa passa pela implementação de uma plataforma para execução deste tipo de estudos, sendo um aspeto chave pelo seu elevado custo, a infraestrutura necessária. Segue em importância, a implementação de estratégias efetivas de escalonamento baseado consideravelmente em expertise acumulada. Ao todo o resultado deste estudo é um conjunto de informações técnicas necessárias para a avaliação técnico-econômica em escala industrial e a elaboração de projetos de instalações industriais. Processos de fermentação em estado sólido e líquido se diferenciam consideravelmente em relação ao seu modo de operação e inclusive no formato da matéria prima a ser utilizada como substrato. Assim, a infraestrutura necessária para o escalonamento de ambos tipos de processos são também diferentes, incrementando isto o custo desta plataforma.
O LaBiM conta com um prédio focado em escalonamento de Bioprocessos, situado no Pólo de Xistoquímica da UFRJ. A infraestrutura do laboratório permite pesquisa na obtenção de bioprodutos desde frasco agitados, bioreatores de 1 a 10 Litros e Planta Piloto Instrumentada de 150 Litros.
Responsaveis
- Denise Freire
- Rui de Paula
Técnicas
- Técnicas de fermentação em estado sólido
- Técnicas de fermentação submersa
- Modelagem de bioprocessos
Parceiros
- CENPES
- Agricultural University of Athens - Grecia
- Universidad Autonoma Metropolitana - México
- Universitat Autònoma de Barcelona - Espanha
Infraestrutura
- Fermentador Terrafors IS- INFORS de 14 l ou 3 kg
- Medidor de CO2 e O2
- Planta piloto de Biosurfactantes