Modelagem matemática do processo de hidrólise da produção de etanol por meio do mecanismo enzimático de Michaelis-Menten

Abstract

Este artigo tem como objetivo modelar o processo de hidrólise da produção de etanol que se faz a partir de fontes vegetais como a batata, o milho, a mandioca e a cana-de-açúcar. Utilizamos o mecanismo enzimático proposto por Michaelis-Menten para desenvolver um modelo matemático formado por um sistema de equações diferenciais não lineares. Com aplicação do método, obtivemos duas soluções, uma solução analítica obtida extraindo relações de conservação de massa referente as espécies químicas envolvidas na reação enzimática e admitindo uma hipótese de estado estacionário, outra numérica obtida através do método numérico de Runge-Kutta Clássico de 4ª ordem. Os resultados obtidos estão de acordo com dados encontrados na literatura para diferentes concentrações das espécies envolvidas no processo de hidrólise. Tais resultados nos permitem uma melhor análise e otimização do processo de produção do etanol, visto que a hidrólise enzimática apresenta uma vantagem de sustentabilidade. Além disso, não provoca a quebra de moléculas da enzima por não exigir altas temperaturas e pressão. O etanol é uma alternativa para diminuir problemas ambientais e energéticos no mundo, considerando a escassez e alta dos preços dos combustíveis fósseis, além da poluição causada por eles. Logo, a produção de bioetanol ganha grande interesse no mercado nacional.