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Guias e Dicas
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Combustíveis e BiocombustíveisAnderson Frota – 09/0100000Gabriel Ma, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Relatório sobre fabricação em laboratório de Bioetanol e separação de materiais lignocelulósicos duma amostra de caldo de cana-de-açúcar.

Tipologia: Notas de estudo

2010

Compartilhado em 09/12/2010

lourenco-guimaraes-5
lourenco-guimaraes-5 🇧🇷

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Baixe Combustíveis e BiocombustíveisAnderson Frota – 09/0100000Gabriel Ma e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! Combustíveis e Biocombustíveis Anderson Frota – 09/0100000 Gabriel Mariz – 09/0122003 Lourenço Guimarães – 09/0100000 Relatório científico referente aos experimentos: 1. Bioetanol; 2. Energia renovável. Bioetanol A obtenção do Bioetanol é conduzida a partir do caldo da cana-de- açúcar num processo de fermentação alcoólica. O procedimento consiste na filtração do caldo, diluição em água destilada e a fermentação pela ação de leveduras. Uma vez formado o Bioetanol, ele deve ser separado da mistura através de uma destilação fracionada. A ação das leveduras Saccharomyces cerevisiae é essencial, uma vez que são elas que produzem as enzimas necessárias no processo. Introdução Hoje o planeta vive uma fase de transição de matriz energética. Juntos, os derivados do petróleo representam 55% de todo o consumo energético mundial. O fato é que o recurso se torna cada vez mais escasso, e deverá ser paulatinamente substituído por alguma fonte renovável de energia, que possa então ser utilizada por período indeterminado. O Brasil conta com um imenso território de terras férteis, e já é grande produtor de cana-de-açúcar a bastante tempo. Com o caldo da cana-de- açúcar pode-se efetuar um procedimento de fermentação e obter-se etanol. A partir do etanol há a possibilidade da geração de diversos produtos como fármacos, combustíveis e outros mais. Além da grande vantagem de provir de fonte renovável, o etanol ainda apresenta custo de produção inferior às demais alternativas. Outro quesito pontual é a poluição: análises do engenheiro mecânico da Unicamp Isaías Macedo mostram que a substituição de gasolina por etanol levaria a uma redução no total de emissões de GEE (gases de efeito estufa) em torno de (etanol anidro) e (etanol hidratado). Em laboratório, foi realizada a extração de etanol a partir do caldo da cana-de-açúcar. Preparou-se o mosto, ao qual foram devidamente adicionadas as leveduras e deixado em descanso, até a conclusão do processo de fermentação. Dias depois foi feita a destilação, a fim de separar o etanol obtido das outras substâncias. Todo o procedimento, os esclarecimentos acerca dos processos químicos envolvidos no experimento, a aparelhagem utilizada na fermentação e na destilação do mosto e as conclusões obtidas que forem julgadas relevantes será relatado com mais propriedade e detalhamento no tópico seguinte. Parte experimental No primeiro momento, em laboratório, foi filtrado o caldo da cana-de- açúcar, a fim de retirar os resíduos do bagaço da cana. Após a filtração, o caldo foi diluído em água destilada, na proporção de 1 parte de caldo para 1 de água. À mistura foi adicionado ácido sulfúrico, deixando o pH entre 4,6 e 5,0. O sistema então foi levado à autoclave para esterilização a 0,5 atmosferas de pressão durante 30 minutos. No segundo momento, em sala de aula, foi preparado o mosto. Foram tomados cuidados como a assepsia da mesa utilizada, com álcool 70%, e a esterilização, com o bico de Bunsen, da espátula metálica utilizada para adicionar as leveduras ao caldo da cana-de-açúcar e misturá-lo. Procedimento realizado após o resfriamento do frasco. É imprescindível o isolamento do sistema, fechando o Erlenmeyer com algodão e gaze. Isso se faz necessário porque durante a fermentação a levedura consome o oxigênio disponível, na rota respiratória. Quando não há mais oxigênio começa a rota fermentativa, e há a fermentação dos açúcares em etanol. No terceiro momento, novamente em laboratório, o frasco é levado à estufa, onde permanece por 80h em temperatura de 30ºC. Após essa etapa, há a destilação do caldo fermentado, para então separar da água o etanol formado. Resultados e Discussão Durante o experimento foram forçadas algumas condições, como a acidificação do mosto, na adição de ácido sulfúrico. A importância desse passo é a indução do pH do caldo ao ideal para a atuação das enzimas. Igualmente importante é o isolamento do sistema, para que o oxigênio acabe e então se dê início a rota fermentativa. A temperatura induzida por volta dos 30ºC também interfere na atuação enzimática. No terceiro momento, citado no procedimento experimental, percebe-se a presença de uma matéria sólida, escura, ao fundo do frasco que contém o caldo. São as leveduras, já mortas, e em muito maior volume do que foi acrescentado ao caldo no segundo momento, graças à multiplicação mitótica realizada durante a fermentação. As leveduras efetuam a fermentação alcoólica como alternativa à falta de oxigênio. Elas transformam grande quantidade de açúcar em álcool, para só assim satisfazerem suas necessidades energéticas, e quando se inicia a rota fermentativa a multiplicação se torna muito mais lenta. A destilação é o processo de separação de misturas escolhido, utilizando- se da diferença entre o ponto de ebulição da água destilada, do ácido sulfúrico e do próprio etanol. O etanol tem o menor ponto de ebulição em questão. A temperatura foi gradativamente aumentada com o uso de uma chapa aquecedora. Em tabela, constam a evolução medida da temperatura e o ponto de ebulição das três substâncias: Ponto de ebulição das substâncias contidas no mosto: Água 100ºC Ácido sulfúrico 290ºC Etanol 79ºC
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