Da fábrica celular à biorrefinaria integrada Biodiesel-Bioetanol: uma abordagem sistêmica aplicada a problemas complexos em micro e macroescalas

Resumo

Este projeto se propõe a enfrentar desafios tecnológicos colocados por uma nova concepção de biorrefinaria integrada, aproveitando sinergias entre os processos de produção dos dois mais importantes biocombustíveis no contexto brasileiro: bioetanol de 1ª e 2ª gerações, a partir cana de açúcar, e biodiesel, a partir de óleos vegetais e, também, de fonte microbiana. Para tanto, associam-se pesquisadores com larga experiência da área, de várias instituições do Estado de São Paulo: UFSCar (Departamento de Engenharia Química), UNICAMP (Faculdades de Engenharia Química e de Engenharia de Alimentos), USP (Escola de Engenharia de Lorena), EMBRAPA Instrumentação (São Carlos). Biocombustíveis líquidos de fontes renováveis são a "espinha dorsal" dessa biorrefinaria, baseada em rotas bioquímicas, mas moléculas de maior valor agregado têm sua produção igualmente estudada, pois contribuem de forma importante para a viabilidade do empreendimento. Em uma analogia com a indústria do petróleo, esta biorrefinaria seria equivalente a um parque refinaria-complexo petroquímico de 1ª a 2ª/3ª gerações. Até onde vai nosso conhecimento, a exploração das inúmeras sinergias que existem entre os processos de produção de biodiesel e bioetanol é ainda incipiente. A utilização de subprodutos hoje problemáticos, como o glicerol e a fração hemicelulósica da biomassa vegetal, a produção de biodiesel etílico (totalmente renovável), dentre vários outros exemplos, podem ter soluções tecnicamente mais eficazes se os processos de produção dos dois biocombustíveis forem pensados de forma integrada, entre si e com a produção de outras moléculas (como ácido 3-hidroxipropiônico, ácido aspártico, nanocelulose, carotenoides, biossurfactantes, dentre outras). Todas essas linhas de pesquisa são interligadas pela análise tecno-econômica dos processos integrados na biorrefinaria (encarada como um sistema complexo em macroescala), utilizando ferramentas avançadas da Engenharia de (Bio)processos e Sistemas que permitem retroalimentar aos grupos trabalhando experimentalmente metas a serem atingidas para que o processo global passe pelo crivo de uma análise econômica, ainda que preliminar. Paralelamente, técnicas de Biologia de Sistemas são utilizadas para estudar a fábrica celular, encarada como um sistema complexo em microescala. Finalmente, soluções definidas em microescala que, por exemplo, resultem em um microrganismo recombinante, irão interagir com o meio, dentro de biorreatores - os quais estão por sua vez inseridos no processo em macroescala. Desta forma, metodologias da área de engenharia de (bio)processos e sistemas podem proporcionar novos pontos de vista para análise dos fenômenos em micro e macroescalas. Tais metodologias irão auxiliar na definição da viabilidade tecno-econômica de soluções industriais - sem esquecer os aspectos relativos à sustentabilidade ambiental da solução proposta. (AU)