P&D Petrobras - Etanol Utilizando Enzimas - Home - … · Crudo pesado Recuperación mejorada...
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Juliana Vaz BevilaquaCoordenadora de Gestão Tecnológica
Petrobras Biocombustível S/A
Abril 2009
P&D Petrobras - Etanol Utilizando Enzimas
-Ingresos Operacionales Netos : US$ 127 billones
- Ganancia Neta : US$ 18 billones
- Inversiones : US$ 29 billones
- Accionistas: 344.179
- Empleados: 74.204
- Reservas (SPE):15,1 billones de barriles de petróleo y gas equivalente (boe)
- Producción diaria:
1.980.000 barriles por día (bpd) de petróleo y LGN
420.000 boe por día de gas natural
- Refinerías: 15
- Carga fresca procesada: 1.765.000 barriles por dia
- Estaciones de Servicio: 6.485 (5.998 Brasil y 487 Internacional)
PETROBRAS EN NÚMEROS CONSOLIDADOS 2008*
(*) incluye las actividades internacionales
Cenpes – 57.000 m2
Parque Tecnológico – 8.000 m2
Expansión 138.000 m2
ÁÁrea Construida:rea Construida:
CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESAROLLO - CENPESINFRAESTRUCTURA
INTEGRACIÓN TECNOLÓGICA
CENTRO I+D
Modalidades: � Contractos y acuerdos con Universidades y
Centros de Investigación
� Redes de Excelencia
Más de 120 Instituciones Brasileñas
Modalidades:� Proyectos de Clientes Múltiples� Cooperación entre las Investigaciones� Alianzas estratégicas� Intercambio de tecnología
Más de 70 Instituciones internacionales
CENPES ORGANIGRAMA
Equipo
Gerente Ejecutivo
Gerente General I&D Exploración
Gerente General I&D Producción
Gerente General Ingeniería Básica Downstream – Gas y Energía
Gerente General I&D Downstream
Gerente General I&D Gas, Energía y Desarrollo Sustentable
Gerente General Gestión Tecnológica
Gerente General Ingeniería Básica Exploración y Producción
PROGRAMAS TECNOLÓGICOS
Nuevas Fronteras
Aguas profundas
Refino Innovación combustibles
Energías renovables
Gas natural
Crudo pesado
Recuperación mejorada
Transporte Modelado de cuencas
Medio ambiente
Pre-sal
Optimización & confiabilidad
Cambios del Clima
GASTOS I+D
Fuente: PETROBRAS - Analisis Financeira e Estados Fin ancieros
2006 2006 --20082008
0
250
500
750
1.000
1.250
1.500
1.750
2.000
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Ano
R$
MM
Downstream22%
Otros4%Exploración
14%
Producción
43% Medio Ambiente10%
Gas y Energía4%
Biocombustibles3%
Plano 2009-2013
I+D Biocombustibles = US$ 530 MM
MAS IMPORTANTES PROYETOS EN I+D EN BIOCOMBUSTIBLES
� HBIO Hidrogeneración de aceite animal/vegetal
� Biodiesel
� Etanol no convencional
� Biocombustible Sintético (BTL)
CanaCana--dede--aaççucarucar
CO2
CANACANA --DEDE--AAÇÚÇÚCAR CAR -- ETANOL, AETANOL, A ÇÚÇÚCAR E ENERGIACAR E ENERGIA
AAççucarucarEtanolEtanol EnergiaEnergia ElEléétricatrica
COCO22
COCO22
Fonte: Cortez (2005)Fonte: Cortez (2005)
BagaBagaççoo
Petrobras P&D: aproveitamento
de resíduos para etanol,
gaseificação, etc...
Etanol – uso de amido
Extraído de http://www.genencor.com
Petrobras P&D: torta de mamona e
outros resíduos
MP AMILÁCEAS
EXTRAÇÃO
HIDRÓLISE DO AMIDO
glicoseglicose
RESRESÍÍDUODUOalimentaalimentaçção animalão animalproduproduçção de energiaão de energia
MP LIGNOCELULÓSICAS
PRÉ-TRATAMENTO:EXTRAÇÃO/HIDRÓLISE DA HEMICELULOSE
HIDRÓLISE DA CELULOSE
xilosexilose
glicoseglicose
LIGNINALIGNINAproduproduçção de energiaão de energia
MP SACARÍNEAS
EXTRAÇÃO
FERMENTAÇÃO
• BATELADA• BATELADA ALIMENTADA
• CONTÍNUA
RECUPERAÇÃO DO PRODUTO
• DESTILAÇÃO• EXTRAÇÃO POR SOLVENTE• ADSORÇÃO
sacarosesacaroseglicoseglicosefrutosefrutoselactoselactosegalactosegalactose
RESRESÍÍDUODUOalimentaalimentaçção animalão animalproduproduçção de energiaão de energia
coco22
ETANOLETANOL
VINHOTOVINHOTO
TECNOLOGIAS PARA A PRODUTECNOLOGIAS PARA A PRODUÇÇÃO DE ETANOLÃO DE ETANOL
Tecnologias maduras Tecnologia emergente
Fonte: PEREIRA JR (1991)
HemicelluloseHydrolysis
CelluloseEnzymatic Hydrolysis
EnzymeProduction
C6Fermentation
COCO22
Distillation
C5Fermentation
COCO22
ETHANOLETHANOL
STILLAGESTILLAGE
soluble sugarssoluble sugars
solidssolids cellulasescellulases
STILLAGESTILLAGE
HemicelluloseHydrolysis
EnzymeProduction
Cellulose Enzymatic Hydrolysis
C6 Fermentation
COCO22
Distillation
C5Fermentation
COCO22
ETHANOLETHANOL
soluble sugarssoluble sugars
solidssolids cellulasescellulases
SSF: Simultaneous SSF: Simultaneous SaccharificationSaccharification & Fermentation& Fermentation
SHF: Separate Hydrolysis & FermentationSHF: Separate Hydrolysis & Fermentation
Strategies for Ethanol Production from Lignocellulosics
STILLAGESTILLAGE
HemicelluloseHydrolysis
EnzymeProduction
Cellulose Enzymatic Hydrolysis
C5 & C6 Co-Fermentation
COCO22
Distillation
ETHANOLETHANOL
solublesolublesugarssugars
solidssolids cellulasescellulases
STILLAGESTILLAGE
HemicelluloseHydrolysis
Cellulase Production;Hydrolysis;
C5 & C6 Co-Fermentation
COCO22
Distillation
ETHANOLETHANOL
solublesolublesugarssugars
solidssolids
SSCF: Simultaneous SSCF: Simultaneous SaccharificationSaccharification & & CoFermentationCoFermentation
CBP: Consolidated CBP: Consolidated BioProcessingBioProcessing
Strategies for Ethanol Production from Lignocellulosics
• Celulases: – Endoglucanases– Exoglucanases –β-Glicosidase
AÇÃO SINÉRGICA DAS ENZIMAS CELULÁSICAS NA HIDRÓLISE DA CELULOSE
� Celulose (40 -60 %)� Hemicelulose (20 – 40 %)
� Lignina (10 – 25%)
COMPOSIÇÃO BÁSICA
A FIBRA CELULÓSICA
• Melhorar a eficiência hidrolítica enzimática adequando-a ao substrato utilizadopara alcançar maior rendimento e produtividade do processo
DESAFIOS PARA A UTILIZAÇÃO DE ENZIMAS NA CONVERSÃO DE MATERIAS LIGNOCELULÓSICOS
• Redução do custo de enzimas celulásicas – produção in situ?
Fonte: (Bohlmann, 2006)
Exemplo de produção de enzimas in situEmpresa: IOGEN
2008 Novozymes Sales by Industry
Detergent Enzymes
31%
Technical enzymes
30%
Food enzymes22%
Feed enzymes9%
Microorganisms5%
Biopharma ingred.
3%
Mercado de Enzimas
2008 Novozymes Sales by Region
Europe/MEA38%
North America37%
Latin America7%
Asia Pacific18%
2008 Market Share within Enzymes for Industrial Use
Novozymes47%
Danisco21%
DSM6%
Other26%
Fonte:http://www.novozymes.com
Biethanol enzymes = 18% Novozymes Revenue in 2008
Rota Tecnológica de Produção de Etanol Lignocelulósico da Petrobras
220 L etanol/t de bagaço
SacarificaSacarifica ççãoão e e FermentaFermenta ççãoão SimultâneasSimultâneas
Bagaço de cana-de-açucar
Pretratamentoácido
Lavagem de sólidos
Solução rica emaçucares(pentose)
Destilação
Fermentação
Sacarificação e fermentaçãosimultanea(Glicose)
Etanol
Sólido rico emcelulose
lignina
Celulases
Exemplo de cinetica de produção de etanolSSF – bagaço de cana
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50
Tempo (horas)
Conce
ntr
açã
o (
g/L
)
Celobiose
Glicose
Etanol
Pré-hidrólise Enzimática
Fonte: Petrobras, 2007
EFICIÊNCIA DO PROCESSO
89Fermentação de xilose
Xilose => etanol
85SSF
Celulose => etanol
70PretratamentoHemi => xilose
CONVERSÃO%
ETAPA
Dados experimentais CENPES – laboratório e planta pilot o
2004 – 2006
• Parceria: UFRJ/UnB/UFAM
• Seleção de rotas tecnológicas
• Resultado em laboratório: 220 L de etanol /t de bagaço seco
• 2 Patentes do Processo
• Screening de microrganismos produtores de enzimas
• “Rede Tecnológica de Bioprodutos” –criação de infraestrutura e P&D em Universidades
2006 - 2008
• Projeto e construção de Planta Piloto(Bagaço de cana-de-açucar e torta de
mamona)
• Mais de 80 ensaios na planta piloto usando bagaço
• Reprodução em planta piloto dos resultados de laboratório
• Avaliação de novas parcerias paraacelerar desenvolvimento