A biorrefinaria BioRefin produzirá etanol hidratado de segunda geração como produto principal mediante o tratamento bioquímico do mosto obtido a partir da hidrólise enzimática da casca de arroz proveniente de indústrias de beneficiamento de arroz da região. A capacidade da planta é de processar 50 toneladas por dia de biomassa produzindo em média 300000 litros de etanol INPM 94 por mês além de 30000 litros de etanol INPM 50 como produto secundário que será destinado à venda.
Ao chegar à empresa a casca é abastecida no silo de armazenagem com capacidade de 377 m³ através de um sistema de transporte pneumático móvel de fase densa utilizando tubulação de poliuretano de 6 polegadas onde é estocada para uso no processo, devido a sua natureza e sua origem não necessita de tratamentos físicos prévios como moagem e purificação.
Ela é destinada então ao processo de pré-tratamento a uma vazão de 2083,33 kg/h através de um transportador helicoidal com capacidade de 2,08 t/h de biomassa a uma rotação de 72,81 RPM. A alimentação no reator é do tipo pressurizada através de um alimentador co-axial onde a casca é transformada numa massa densa para inserção para evitar a perda de pressão no reator.
O digestor tubular horizontal de 340 L é operado utilizando vapor saturado obtido de uma caldeira a vapor flamotubular a uma temperatura de 210 ºC a 1,9062 Mpa com um tempo de residência de 5,85 minutos utilizando 552 kg/h de vapor saturado. A biomassa é transportada ao longo do reator por um transportador helicoidal onde o tempo de residência pode ser controlado alterando a velocidade de rotação do transportador.
A descarrgada é feita através de uma válvula de purga, o abrir e fechar é controlado por um timer onde é aberto a cada 5 segundos. Saindo do reator, a biomassa pré-ratada é direcionada para um tanque de purga onde é bombeada utilizando uma bomba de deslocamento positivo de 1KW, para um filtro rotativo a vácuo de 6 m de comprimento e 2 m de diâmetro de eficiência de separação de 90% onde separa a fração sólida rica em celulose da fração líquida rica em xilose.
A fração sólida que representa 1304,38 Kg/h segue para um transportador helicoidal de capacidade 2,33 ton/h e 138,88 RPM onde é alimentada continuamente para dois reatores CSTR em paralelo com um tempo espacial de 25 horas a 48ºC e 100 m³ utilizando um sistema de pás inclinadas para a agitação.
Nesse reator é adicionado água a 50ºC aquecida em um aquecedor a vapor para manter uma concentração de 100 g/L de celulose no meio, o que corresponde a 3065,5 Kg/h de água e 15% de sólidos. Alem de uma solução aquosa de enzimas comercial cellucast da empresa novozymes (Endoglucanases e β-glucosidades) provenientes do fungo trichoderma reesei com respectivas atividades 40FPU/g e 20IU/g. As enzimas são alimentadas numa proporção 20g de Endoglucanases para 1 kg de biomassa e 40g de β-glucosidade para 1 kg de biomassa o que corresponde a um fluxo mássico total de 36,79 kg/h de enzima para suprir as necssidades do processo, ocorrendo à conversão de 27,34% da celulose.
Seguidamente o meio passa para um reator tipo fluxo pistonado PFR, sem complemento de enzimas onde o mesmo se mantem a uma temperatura de 48ºC, possuindo o tempo espacial de 1,63 horas e volume de 10m³. Ocorrendo uma conversão de 52,65% nesse reator, correspondendo a uma conversão total de 78,03%. Que corresponde a um fluxo mássico de açúcares redutores (Glicose e celobiose) de 515,2 Kg/h.
Saindo da hidrolíse enzimática o meio é direcionado a um filtro rotativo a vácuo, idêntico ao utilizado no processo anterior. A fração sólida rica em lignina com umidade a baixo de 10% é destinada como complemento a queima numa caldeira ambitubular com capacidade de 8000 Kg/h de produção de vapor saturado utlizando 0,47 Kg/s de casca de arroz como combustível.
A fração líquida é destinada á fermentação, onde é estocada em um tanque pulmão de 100m³ para utilização na fermentação. O sistema de fermentação consiste em dois fermentadores de 50m³ funcionando como batelada alimentada com objetivo de manter a continuidade do sistema, onde enquanto um reator está descarregando e sendo direcionado a cuba de tratamento, o outro está em processo de enchimento/fermentação assim a contínuidade do sistema está garantida, depois do tempo de fermentação (11 horas) o vinho é transferido para uma centrífuga, onde
o leite de leveduras é separado do vinho e tratado com uma solução de ácido sulfúrico 10% por uma hora até pH 2,8.
Os fermentadores são alimentados com o extrato de levedura Copersucar inicialmente com 70% de umidade num tempo de uma hora o que corresponde a 46,23 Kg, as seguintes fermentações são utilizadas com o leite de levedura tratado ocorrendo a substituição de um novo inoculo mensalmente. Os fermentadores possuem tempo de enchimento de 11 horas, 11 horas de esvaziamento, 1 hora para a realização da CIP e 1 hora para a carga com o leite de leveduras tratado. É adicionado antes do começo da fermentação DAP como fonte de nutrientes, anti espumante e antimicrobiano, este último utilizado tradicionalmente nas indústrias de etanol no Brasil como substituto dos equipamentos de esterilização do mosto.
Tempo(h) 1 2 12 13 14 15 16 24 25
DORNA 01
DORNA 02
CUBA 01 VAZIA VAZIA VAZIA VAZIA
CUBA 02 VAZIA VAZIA VAZIA
Enchimento/fermentação Alimentação de levedura Limpeza CIP
Tratamento da levedura Esvaziamento
Alimentação das cubas de tratamento
Para a purificação do produto é utilizado duas colunas de destilação, sendo o vinho antes de entrar na coluna, é passado por um trocador de calor multitubular, sendo aquecido até 79ºC, utilizando como fluído de troca de calor a vinhaça que sai da coluna a 94ºC. Na primeira coluna o vinho é alimentado no terceiro prato tendo ela 10 pratos, 5.15 metros de altura e 0,7 metros de diâmetro. O produto do topo é destinado como produto secundário álcool de segunda com concentração 50ºGL saindo a 90,35 Kg/h. Sendo, retirado vapor superaquecido de etanol no segundo prato a uma taxa de 812,26 Kg/h e destinado à segunda coluna de destilação. O vapor é alimentado no vigésimo prato tendo a coluna 24 pratos onde é recuperado como etanol hidratado 96ºGL com uma vazão de 351,12 Kg/h.