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dc.contributor.advisor1Andréa Oliveira Souza da Costapt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9333155021620480pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Esly Ferreira da Costa Júniorpt_BR
dc.contributor.referee1Boutros Sarrouhpt_BR
dc.contributor.referee2Iara Rebouças Pinheiropt_BR
dc.contributor.referee3Antonella Lombardi Costapt_BR
dc.contributor.referee4Viviane Santos Birchalpt_BR
dc.creatorJaqueline Alves Robertopt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/4883678277285746pt_BR
dc.date.accessioned2024-02-26T17:30:08Z-
dc.date.available2024-02-26T17:30:08Z-
dc.date.issued2023-12-14-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1843/64713-
dc.description.abstractAmong the steps necessary for the production of bioethanol, using lignocellulosic biomass, pre-treatment and enzymatic hydrolysis can be classified as the most important. In general, lignocellulosic biomass is composed of cellulose, hemicellulose and lignin. Lignin is organized in a complex and non-uniform way, promoting biomass recalcitrance. This characteristic hinders the enzymatic attack on cellulose for conversion into glucose, and, consequently, the production of biofuel. Performance in enzymatic hydrolysis is characterized by the yield and productivity of glucose, which depends on the composition and pre-treatment of lignocellulosic biomass, enzyme concentration, among other factors. Therefore, fed-batch enzymatic hydrolysis used in the conversion of biomass into biofuels was analyzed in this work. Due to its complexity, the mathematical description of this system, influenced by the composition of the biomass and the formation of inhibitors, is a challenge. To address this complexity, the study aims to model the process, estimating parameters to achieve high glucose concentrations in a bioreactor operating in fed-batch mode. Using thermodynamic properties, especially exergy analysis, we sought to evaluate the performance and sustainability of the process. Therefore, a study previously developed by Cavalcanti-Montaño et al. (2013). When considering the evaporation of the solvent from the reaction medium, the behavior of the profile for the volume predicted in this work was similar to the experimental volume obtained in the literature. Furthermore, based on parameter estimation, it was possible to obtain glucose concentration rates equal to 204.23 g.L-1 for an initial potential glucose concentration of 44 gglucose-potential.Lsolution-1 . The total exergy potential available to the system was 1,239.93 kJ, with 30% of this exergy being destroyed at the end of the operation. The system achieved an overall exergy efficiency of 70.04%, while the rational efficiency reached 37.33% at the end of the process. Furthermore, the process sustainability indicator (PSI) reached a value of 1.67 and the system achieved a thermodynamic sustainability value of 3.34. Therefore, the system demonstrated its thermodynamic sustainability, where the process sustainability index confirms a promising approach for fed-batch operation.pt_BR
dc.description.resumoDentre as etapas necessárias para a produção do bioetanol, utilizando biomassa lignocelulósica, o pré-tratamento e hidrólise enzimática podem ser classificados como as mais importantes. Em geral, a biomassa lignocelulósica é composta por celulose, hemicelulose e lignina. A lignina se organiza de forma complexa e não uniforme, promovendo a recalcitrância da biomassa. Tal característica dificulta o ataque enzimático à celulose para a conversão em glicose, e, consequentemente, a produção do biocombustível. O desempenho na hidrólise enzimática é caracterizado pelo rendimento e produtividade da glicose, que depende da composição e pré-tratamento da biomassa lignocelulósica, concentração de enzima, dentre outros fatores. Portanto, a hidrólise enzimática em batelada alimentada empregada na conversão de biomassa em biocombustíveis foi analisada nesse trabalho. Em função da sua complexidade, a descrição matemática deste sistema, influenciada pela composição da biomassa e a formação de inibidores, é um desafio. Para abordar essa complexidade, o estudo visa modelar o processo, realizando estimação de parâmetros para atingir altas concentrações de glicose em um biorreator operando em batelada alimentada. Usando propriedades termodinâmicas, especialmente a análise exergética, buscou-se avaliar o desempenho e a sustentabilidade do processo. Sendo assim, foi utilizado um estudo previamente desenvolvido por Cavalcanti-Montaño et al. (2013). Ao considerar a evaporação do solvente do meio reacional, o comportamento do perfil para o volume predito nesse trabalho foi semelhante ao volume experimental obtido na literatura. Além disso, a partir da estimação de parâmetros, foi possível obter taxas de concentração de glicose iguais a 204,23 g.L-1 para uma concentração glicose potencial inicial de 44 gglicose-potencial.Lsolução-1. Além disso, O potencial exergético total disponibilizado ao sistema foi de 1239,93 kJ, sendo que 30% dessa exergia foi destruída ao final da operação. O sistema alcançou uma eficiência exergética global de 70,04%, enquanto a racional atingiu 37,33% no final do processo. Além disso, o indicador de sustentabilidade do processo (ISP) atingiu um valor de 1,67 e o sistema alcançou um valor para a sustentabilidade termodinâmica de 3,34. Portanto, o sistema demostrou sua sustentabilidade termodinâmica, em que o índice de sustentabilidade do processo confirma uma abordagem promissora para a operação em batelada alimentada.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecanicapt_BR
dc.publisher.initialsUFMGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectHidrólise enzimáticapt_BR
dc.subjectEstimação de parâmetrospt_BR
dc.subjectAnálise de exergiapt_BR
dc.subjectBiocombustívelpt_BR
dc.subjectSustentabilidadept_BR
dc.subjectBiomassapt_BR
dc.subjectGlicosept_BR
dc.subject.otherEngenharia mecânicapt_BR
dc.subject.otherEnergiapt_BR
dc.subject.otherBiomassapt_BR
dc.subject.otherExergia (Termodinâmica)pt_BR
dc.subject.otherBiocombustíveispt_BR
dc.subject.otherSustentabilidadept_BR
dc.subject.otherHidrólisept_BR
dc.subject.otherLigninapt_BR
dc.subject.otherBioetanolpt_BR
dc.subject.otherGlicosept_BR
dc.subject.otherAnálise de desempenhopt_BR
dc.titleEstimação de parâmetros e análise do desempenho termodinâmico na hidrólise enzimática em batelada alimentada para a conversão de biomassa em glicosept_BR
dc.typeTesept_BR
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