A lógica fuzzy aplicada ao pré-tratamento do capim-elefante (Pennisetum purpureum)

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Data

2021-12-16

Orientador

Caneppele, Fernando de Lima
Hasan, Salah Din Mahmud

Coorientador

Pós-graduação

Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Curso de graduação

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Tipo

Tese de doutorado

Direito de acesso

Acesso restrito

Resumo

Resumo (português)

O capim-elefante (Pennisetum purpureum) apresenta diversas funcionalidades para o agronegócio, sendo utilizado como fonte de alimentos, produção de energia elétrica via queima do bagaço em termoelétricas e produção de bioetanol. Contudo, o agronegócio sente uma preocupação para o uso dessa biomassa como fonte de combustível renovável por possuir um alto custo no processo de pré-tratamento. Por isso, com a utilização de estatísticas apuradas principalmente com o planejamento experimental fatorial, pode-se obter melhores resultados no processo produtivo e, além da aplicação de modelos matemáticos como a lógica nebulosa ou fuzzy que otimiza o processo, trazendo resultados mais próximos dos reais, principalmente buscando redução nos custos de produção e consequentemente o aumento na rentabilidade final. Este trabalho foi dividido em 3 partes em forma de capítulos. Foi realizado no capítulo 1 uma Revisão Bibliográfica Sistêmica buscando publicações acadêmicas cientificas sobre a aplicabilidade da lógica fuzzy no pré-tratamento alcalino de NaOH no capim-elefante. No capítulo 2, Delineamento Inteiramente Casualizado, no esquema fatorial 5x5 (5 níveis de temperatura e 5 níveis de concentrações sobre os teores de lignina e celulose) em quadruplicata, onde a montagem de um experimento como este demandaria um grande volume de analises. Por fim, no capítulo 3, após a aplicação dos dados reais de laboratório, foi realizado uma otimização do processo de pré-tratamento com NaOH utilizando a lógica fuzzy. Os resultados apresentados foram: capítulo 1, nos 86 artigos consultados e analisados não apresentou nenhum artigo sobre o uso da lógica fuzzy na otimização do processo de pré-tratamento do capim-elefante com NaOH, no capítulo 2, foi obtido os melhores resultados de concentração e temperatura para a maior exposição da celulose e redução da lignina na célula, já no capítulo 3, utilizando os dados reais de laboratório e, aplicando as regras fuzzy desenvolvidas para este modelo, resultou dados que otimizam o processo produtivo. Para a celulose, os melhores pontos na concentração de NaOH estão entre 1,15 a 2,15% com temperaturas entre 100 a 102,5ºC, para a redução da lignina os melhores pontos de concentração de NaOH estão entre 0,5 a 1,15% e para temperaturas entre 85,0 a 91,5ºC.

Resumo (inglês)

Elephant grass (Pennisetum purpureum) has several features for agribusiness, being used as a food source, production of electricity through the burning of bagasse in thermoelectric plants and production of bioethanol. However, agribusiness is concerned about the use of this biomass as a source of renewable Fuel because it has a high cost in the pre-treatment process. Therefore, with the use of statistics, mainly with factorial experimental planning, better results can be obtained in the production process and, in addition to the application of mathematical models such as fuzzy or fuzzy logic, which optimizes the process, bringing results closer to real ones, mainly seeking to reduce production costs and consequently increase final profitability. This work was divided into 3 parts in the form of chapters. In chapter 1, a Systemic Bibliographic Review was carried out seeking scientific academic publications on the applicability of fuzzy logic in the alkaline pre-treatment of NaOH in elephant grass. In chapter 2, Fully Randomized Design, in a 5x5 factorial scheme (5 levels of temperature and 5 levels of concentrations over the lignin and cellulose contents) in quadruplicate, where the setup of an experiment like this would demand a large volume of analysis. Finally, in chapter 3, after applying the real laboratory data, an optimization of the NaOH pretreatment process was performed using fuzzy logic. The results presented were: chapter 1, in the 86 articles consulted and analyzed, there was no article on the use of fuzzy logic in the optimization of the pre-treatment process of elephant grass with NaOH, in chapter 2, the best concentration results were obtained and temperature for greater exposure of cellulose and reduction of lignin in the cell, already in chapter 3, using real laboratory data and, applying the fuzzy rules developed for this model, resulted in data that optimize the production process. For cellulose, the best NaOH concentration points are between 1.15 to 2.15% with temperatures between 100 to 102.5°C, for lignin reduction the best NaOH concentration points are between 0.5 to 1.15% and for temperatures between 85.0 to 91.5 °C.

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Idioma

Português

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