Integração das análises de fluxo metabólico e técnico-econômica-ambiental para otimização da produção de bioetanol por fermentação extrativa

Resumo

Nas últimas décadas, os biocombustíveis surgiram como alternativas aos combustíveis fósseis, visando mitigar desafios globais relacionados à segurança energética e às emissões de gases de efeito estufa. No Brasil, a obrigatoriedade da mistura do etanol anidro na gasolina impulsionou consideravelmente a produção e o uso desse biocombustível, contribuindo para a redução das emissões. Apesar das vantagens ambientais, a produção de etanol enfrenta desafios, como a inibição do crescimento microbiano decorrente das altas concentrações de etanol. A fermentação extrativa surge como uma abordagem promissora para otimizar a produção, permitindo a remoção contínua do etanol durante o processo e reduzindo seu efeito inibidor. Este estudo visa investigar estratégias de controle ótimo da fermentação extrativa, considerando aspectos técnico-econômicos e ambientais da operação do processo industrial. A metodologia envolve a coleta e validação de parâmetros cinéticos iniciais, a elaboração de um metamodelo da análise técnico-econômica e ambiental de uma usina padrão, a implementação de um modelo de fluxo metabólico dinâmico e a integração dos modelos para a otimização do processo. Os modelos desenvolvidos gerarão indicadores técnicos, econômicos e ambientais para determinar condições ideais de operação. Isso incluirá a avaliação do rendimento do processo, fornecendo uma visão detalhada do desempenho da fermentação extrativa. Indicadores econômicos como o Valor Presente Líquido (VPL) e a Taxa Interna de Retorno (TIR) serão calculados para determinar a viabilidade econômica do processo. A análise de ciclo de vida será realizada para avaliar os impactos ambientais. A integração dos indicadores com técnicas de otimização permitirá estimar condições ótimas de operação, visando a maximização de indicadores econômicos. Os resultados serão validados experimentalmente, fornecendo perspectivas para o aprimoramento do processo, tornando-o mais eficiente e sustentável.