Avaliação econômica da produção de celulase por fermentação em estado sólido
| dc.contributor.advisor1 | Lima, Alice Medeiros de | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0038936541518854 | |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0001-5643-1780 | |
| dc.contributor.author | Santos, Gustavo Ferreira | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/3597676867565581 | |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0009-0003-1361-2110 | |
| dc.date.accessioned | 2025-04-14T12:20:12Z | |
| dc.date.issued | 2024-09-10 | |
| dc.description.abstract | Currently, technological advancements and the pursuit of more sustainable production methods have driven the development of various methodologies that ensure the reuse of raw materials or conscious disposal. One example is the production of second-generation ethanol (E2G), which aims to utilize agricultural and industrial residues, such as sugarcane straw and bagasse, byproducts of first-generation ethanol (E1G) production. Ethanol production via cellulose fermentation requires the separation of cellulose from other components present in lignocellulosic biomass, such as hemicellulose and lignin. Subsequently, cellulose hydrolysis is carried out to generate glucose, with the two main pathways being chemical and enzymatic hydrolysis. The enzymatic route is preferred due to its advantages, such as lower glucose degradation rates, reduced formation of inhibitory byproducts, and higher yields, although it comes with high costs associated with cellulolytic enzymes, making the process economically challenging. A promising alternative to reduce enzyme costs is the use of Solid-State Cultivation (SSC), where thermophilic fungi produce cellulases in packed bed bioreactors. In this context, Gouveia (2021) proposed an innovative industrial method to produce cellulolytic enzymes, integrating key steps such as inoculum preparation, inoculation, and transport to the E1G plant. The proposal aims to reduce costs by sharing infrastructure and processes with the first-generation ethanol plant. This study sought to assess the economic feasibility of Gouveia's proposed project by sizing the necessary equipment and using the CAPCOST software to calculate economic indicators such as NPV, ROI, and payback period. The results demonstrated that, despite the innovations, the project faces significant economic challenges. The installation costs of the equipment and the limited yields of the enzymes — which hydrolyze only 10% of the available biomass — make the process unviable at the proposed scale, presenting an unfavorable economic return. In light of these challenges, it becomes evident that further research is needed to optimize enzyme production, either by increasing the efficiency of the SSC process or by seeking new methods to reduce costs. Thus, improvements in the enzymatic activity of the produced cellulases and in plant efficiency could contribute to economically viable projects and enable large-scale implementation. | eng |
| dc.description.resumo | Atualmente, o avanço tecnológico e a busca por métodos de produção mais sustentáveis têm impulsionado o desenvolvimento de diversas metodologias que garantem o reaproveitamento de matéria-prima ou o descarte consciente. Um exemplo é a produção de etanol de segunda geração (E2G), que visa utilizar resíduos agrícolas e industriais, como palha e bagaço de cana-de-açúcar, subprodutos da produção de etanol de primeira geração (E1G). A produção de etanol via fermentação da celulose requer a separação da celulose de outros componentes presentes na biomassa lignocelulósica, como hemicelulose e lignina. Posteriormente, realiza-se a hidrólise da celulose para gerar glicose, sendo as duas principais rotas a hidrólise química e a enzimática. A rota enzimática é preferida devido às suas vantagens, como menores taxas de degradação da glicose, menor formação de coprodutos inibidores e melhores rendimentos, embora apresente um custo elevado associado às enzimas celulolíticas, o que torna o processo economicamente desafiador. Uma alternativa promissora para reduzir os custos das enzimas é o uso do Cultivo em Estado Sólido (CES), no qual fungos termófilos produzem celulases em biorreatores de leito empacotado. Neste contexto, Gouveia (2021) propôs um método industrial inovador para a produção de enzimas celulolíticas, integrando etapas fundamentais como preparo de inóculo, inoculação e transporte à planta de E1G. A proposta visa reduzir custos ao compartilhar infraestruturas e processos com a planta de etanol de primeira geração. Este estudo buscou avaliar a viabilidade econômica do projeto proposto por Gouveia, realizando o dimensionamento dos equipamentos necessários e utilizando o software CAPCOST para calcular os indicadores econômicos, como NPV, ROI e tempo de payback. Os resultados demonstraram que, apesar das inovações, o projeto enfrenta grandes desafios econômicos. Os custos de instalação dos equipamentos e os rendimentos limitados das enzimas — que hidrolisam apenas 10% da biomassa disponível — tornam o processo inviável na escala proposta, apresentando um retorno econômico desfavorável. Diante desses desafios, torna-se evidente a necessidade de aprofundamento em pesquisas que busquem otimizar a produção enzimática, seja por meio do aumento da eficiência do processo de CES ou pela busca de novos métodos de redução de custos. Assim, melhorias na atividade enzimática das celulases produzidas e na eficiência da planta poderão contribuir para viabilizar economicamente o projeto e permitir sua implementação em larga escala. | |
| dc.description.sponsorship | Não recebi financiamento | |
| dc.identifier.citation | SANTOS, Gustavo Ferreira. Avaliação econômica da produção de celulase por fermentação em estado sólido. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21875. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/21875 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.course | Engenharia Química - EQ | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | E2G | |
| dc.subject | Biomassa | |
| dc.subject | Cultivo em estado sólido | |
| dc.subject | Enzimas | |
| dc.subject | Análise econômica | |
| dc.subject | Biomass | eng |
| dc.subject | Solid-state cultivation | eng |
| dc.subject | Enzymes | eng |
| dc.subject | Economic analysis | eng |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | |
| dc.title | Avaliação econômica da produção de celulase por fermentação em estado sólido | |
| dc.title.alternative | Economic evaluation of cellulase production by solid-state fermentation | eng |
| dc.type | TCC |
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