Orientadores: Rubens Maciel Filho, Antonio Maria Francisco Luiz José Bonomi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T21:18:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Junqueira_TassiaLopes_D.pdf: 2176250 bytes, checksum: a96672c7acc2952a71b12c8c709f193c (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As usinas de cana-de-açúcar encaixam-se no conceito de biorrefinaria, uma vez que produzem etanol, açúcar e eletricidade, entre outros produtos. A produção de etanol de 1ª geração (1G), a partir do caldo de cana-de-açúcar, é um processo bem estabelecido, enquanto a produção de etanol a partir de materiais lignocelulósicos, denominado processo de 2ª geração (2G), tem recebido atenção especial nas últimas décadas. No Brasil, bagaço e palha são as matérias-primas de maior potencial para a produção de etanol 2G devido a sua disponibilidade e relativo baixo custo, no entanto o processo não está consolidado até o momento. O presente estudo teve por objetivo estudar a integração de diferentes tecnologias ao processo de produção de etanol, considerando as tecnologias 1G e 2G, a fim de avaliar os impactos na viabilidade técnico-econômica das biorrefinarias de cana-de-açúcar. Resultados mostraram que a diversificação dos produtos, através da produção de açúcar, eletricidade e biogás, bem como a flexibilidade na produção melhoram a viabilidade técnico-econômica e diminuem a suscetibilidade às oscilações de mercado, aumentando a estabilidade dos negócios. Para a produção de etanol 2G, os impactos das condições operacionais da hidrólise enzimática e características das enzimas no processo integrado de produção de etanol 1G2G foram avaliados através da formulação de um modelo matemático e análise estatística. Visando à redução do custo de produção do etanol, as melhores condições operacionais foram determinadas e mostraram-se muito sensíveis ao preço de enzimas. A extensão do período de operação das biorrefinarias de cana-de-açúcar, que é usualmente de 6 a 8 meses por ano, permite reduzir a contribuição do investimento no custo de produção de etanol. O processamento de sorgo sacarino durante a entressafra de cana-de-açúcar apresentou expressivo potencial para incrementar a produção de etanol e eletricidade, bem como melhorar a viabilidade econômica. A integração de uma planta 2G processando o ano todo resultou em uma alternativa promissora, mas com alto investimento quando comparada às demais alternativas. A abordagem apresentada nesta tese pode ser utilizada para avaliar outras rotas e tecnologias, identificando gargalos tecnológicos e guiando a pesquisa a fim de aumentar a viabilidade do processo / Abstract: Sugarcane mills fit into the biorefinery concept, since ethanol, sugar and electricity, among others, are possible products. The first generation (1G) ethanol production, from sugarcane juice, is a well-established process, while ethanol production from lignocellulosic materials, the so-called second generation (2G) process, has received special attention in the last decades. In Brazil, sugarcane bagasse and straw are potentially the most important feedstock for 2G ethanol production due to their availability and relative low cost, but the process is not established yet. This study focused on the integration of different technologies in the ethanol production process, taking into account both 1G and 2G technologies, in order to assess the impacts on techno-economic feasibility of sugarcane biorefineries. Results showed that product diversification, through production of sugar, electricity and biogas, as well as production flexibility improve techno-economic feasibility and reduce susceptibility to market oscillations, improving business stability. For 2G ethanol production, the impacts of operating conditions on enzymatic hydrolysis and enzyme features in the integrated 1G2G ethanol production process were assessed through the formulation of a mathematical model and statistical evaluation. Aiming at the reduction of ethanol production cost, best operating conditions were determined and showed to be very sensitive to enzyme prices. Extending the operation period of sugarcane biorefineries, which is from 6 to 8 months per year, allows reducing contribution of investment on ethanol production cost. Sweet sorghum, processed in the sugarcane off-season, presented a great potential to increase ethanol and electricity production as well as to improve economic feasibility. Integration of a 2G plant processing all year-round resulted in a promising alternative, but presents high investment cost compared to other alternatives. The approach presented in this thesis can be used to perform assessments of other routes and technologies, identifying technological bottlenecks and guiding research in order to improve process feasibility / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutora em Engenharia Quimica