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Fermentação VHG com o dobro de etanol e 60% menos vinhaça

Profissionais do CTBE desenvolvem uma fermentação continua multiestágio. O processo amplia a eficiência da produção de bioetanol e reduz a geração de vinhaça, etapa que concentra 1/3 das perdas industriais ligadas ao caldo de cana-de-açúcar.
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Um novo processo de fermentação alcoólica foi desenvolvido no Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), em parceria com a empresa BP. A tecnologia, que possui ganho de eficiência de até 7%, é intitulada VHG (Very High Gravity), sigla em inglês que faz referência à alta concentração de açúcares no caldo fermentativo.

Trata-se de uma fermentação alcóolica contínua multiestágio com reciclo de células, voltada à obtenção de vinhos de alto teor alcóolico – 15% em volume. Tal processo elimina os fatores que limitam a tolerância alcóolica da levedura, como contaminantes, sólidos insolúveis e temperatura. “Somente o etanol permanece como elemento de estresse”, comenta a engenheira e especialista em processos do CTBE, Celina Yamakawa.

A parceria entre o CTBE e a BP teve início no final de 2012 e conta com um investimento de R$ 4 milhões. Inicialmente, testes de laboratórios foram feitos para identificar as configurações ideais do processo e dos equipamentos. Desde julho desse ano o experimento é desenvolvido 24 horas por dia em escala semi-industrial, na Planta Piloto do CTBE, para demonstrar a tecnologia e a sua robustez.

Biorreator 3L fermentacao contínua CTBE

Biorreator de três litros.

Os pesquisadores trabalham na Planta Piloto com linhagens de leveduras de uso comercial e condições semelhantes às industriais. “Utilizamos tanto mosto esterilizado como apenas clarificado, como ocorre nas usinas. Também permitimos a entrada de contaminantes microbiológicos no processo, como bactérias e leveduras selvagens, para avaliar a dinâmica populacional do sistema”, informa Jonas Nolasco Junior, um dos líderes do projeto no CTBE.

Outro aspecto relevante da tecnologia é o revigoramento celular. Ele restaura o sistema de membranas das leveduras ao final do processo e permite manter sua atividade celular em ponto ótimo durante o próximo ciclo fermentativo. A combinação entre o revigoramento celular e as alterações no processo que eliminam a tolerância alcoólica da levedura dobrou a produtividade atual da fermentação, mantendo a principal característica do processo brasileiro que é o reciclo de células.

Fermentação com 15% em volume de etanol

A média de concentração de etanol nas fermentações industriais brasileiras é de 8,5% em volume. O processo desenvolvido no CTBE atingiu médias de 15% em laboratório e na Planta Piloto.

Nolasco lembra que até recentemente se acreditava que a concentração de etanol na fermentação possuía um limite teórico de 10% em volume, pois ao chegar em 12% as leveduras morriam pelo efeito toxico do etanol produzido. “A tecnologia que desenvolvemos rompeu esse limite sem empregar microrganismos geneticamente modificados para tolerar elevadas concentrações de etanol”, informa Nolasco.

Fermentacao contínua CTBE vista geral

Vista geral da instalação na Planta Piloto do CTBE.

Produção de vinhaça é reduzida em 60%

A produção de vinhaça durante a fermentação contínua multiestágio é reduzida em 60% devido à maior taxa de conversão alcóolica. Isso diminui o custo global de produção de etanol entre 5 e 7%. “Tal característica representa um grande benefício ao setor, pois o custo da fertirrigação do solo com vinhaça, que recicla os nutrientes extraídos durante o corte da cana, é elevado. Sem contar que a superdosagem desse material pode contaminar solos e lençóis freáticos”, enfatiza Nolasco.

Após a prova de conceito na Planta Piloto, o CTBE entregará à BP o projeto conceitual básico de integração da fermentação VHG a uma unidade típica de produção de etanol, açúcar e eletricidade, além de uma avaliação técnico-econômica do novo processo. A BP possui exclusividade no uso da tecnologia por cinco anos. Após esse prazo, a técnica fica disponível a todo o setor sucroenergético.