A busca pela sustentabilidade e a crescente demanda energética tem direcionado a atenção da humanidade aos biocombustíveis. A geração de etanol brasileiro representou 27% da produção mundial em 2021 e a perspectiva é que em 2029 o país alcance a produção de 47 bilhões de litros. Para isto, será necessário aumentar o número de unidades industriais de produção do biocombustível, revelar tecnologias para aumentar a eficiência do processo e viabilizar a diversificação de matérias-primas para produzi-lo. Neste sentido, o milho tem chamado a atenção como matéria-prima para a produção de etanol no Brasil. Para esta matéria-prima há possibilidade de combinação de diferentes biomassas agroenergéticas como fonte renovável de energia ao processo de produção. O bagaço de cana energia pode atender a demanda energética do sistema de produção e agregar valor por meio da redução de custos e adequação do balanço energético. Também, torna possível o direcionamento do excedente energético para o acionamento de um acelerador de elétrons como fonte de radiação ionizante, a qual pode inativar a população de microrganismos contaminantes presentes no mosto. E, além disso, possibilita o aproveitamento do caldo como fonte de carbono às leveduras. Por este motivo, os objetivos deste trabalho foram: a) avaliar a fermentação alcoólica de mosto obtido a partir da hidrólise de milho em caldo de cana; b) validar a dose de feixe de elétrons suficiente para inativação dos microrganismos contaminantes presentes no mosto; c) investigar os efeitos da irradiação do mosto com feixe de elétrons sobre o aumento da eficiência e produtividade da fermentação alcoólica; d) investigar a possibilidade de reciclo das células de levedura neste processo de produção de etanol a partir de milho; e) verificar a sustentabilidade energética, ambiental e econômica do processo conduzido nestas condições. O estudo foi realizado em 4 etapas. O aproveitamento do caldo de cana em substituição à água utilizada na etapa hidrólise não prejudicou a sacarificação do amido e, consequentemente, proporcionou incremento de açúcares no mosto obtido. A fermentação deste mosto apresentou eficiência e produtividade, respectivamente, 7,8% e 21,6% maiores que os resultados observados em mosto obtido a partir da hidrólise do milho em água. A irradiação do mosto em dose 20 kGy de feixe de elétrons foi suficiente para a completa inativação da população (10⁸ UFC mL^-1) de microrganismos contaminantes. O mosto cuja população de microrganismos contaminantes foi inativada com feixe de elétrons apresentou eficiência de fermentação 5,1% maior que a eficiência observada em mosto não tratado; e o reciclo das células de levedura se mostrou tecnicamente viável apenas em mosto cuja carga microbiana foi inativada. Considerando apenas o efeito da irradiação do mosto com feixe de elétrons, um incremento de 5% na produção nacional de etanol seria equivalente a 1,5 bilhão de litros ou, R$5,7 bilhões em produto comercializado anualmente. O mesmo aumento de produção pelos meios convencionais, exigiria a implantação de 8 novas usinas de etanol de milho com produção de 200 milhões de litros por ano; e o processamento adicional de 3,75 milhões de toneladas de milho. O bioetanol produzido a partir de milho hidrolisado em caldo de cana e com mosto irradiado com feixe de elétrons apresentou balanço energético, intensidade de carbono e Nota de Eficiência Energético-Ambiental (NEEA) estimados em 5,37, 22,09 gCO₂eq MJ^-1 e 65,31 gCO₂eq MJ^-1, respectivamente. O estudo de viabilidade econômica do sistema de produção apresentou VPL positivo e payback estimado em 5 anos.

The search for sustainability and the increasing energy demand has driven humanity's attention to biofuels. Brazilian ethanol production accounts for 27% of global production in 2021 and the forecast is that by 2030 the country will produce roughly 47 billion liters per year. Thus, it will be necessary to increase the number of biofuel productions facilities, develop technologies to optimize the process and make viable the diversification of raw materials. Corn has attracted attention as raw material for biofuel production in Brazil. For this, there is the possibility to combine different agro-energy biomass as renewable energy source for the process. The bagasse of energy cane may supply the energy demand of the production system and add value through cost reduction and adequacy of the energy balance. Also, it becomes possible to direct the energy surplus to drive an electron accelerator as a source of ionizing radiation which can inactivate the population of contaminating microorganisms present in wort. And, in addition, it enables the use of energy cane juice as carbon source to the yeasts. For this reason, the objectives of this study were: a) evaluate the alcoholic fermentation of must obtained from the hydrolysis of corn in cane juice; b) validate the dose of electron beam sufficient for inactivation of the contaminating microorganisms present in wort; c) investigate the effects of electron beam wort irradiation on the possible increase of efficiency and productivity of alcoholic fermentation; d) investigate the possibility of recycling yeast cells in this corn ethanols production process; e) verify the energy, environmental and economic sustainability of the process conducted under these conditions. The study was conducted in 4 stages. The use of cane juice to replace the water conventionally added in the hydrolysis stage did not impair the saccharification of starch and, consequently, provided increase in sugars in the wort obtained. The fermentation of this wort presented efficiency and productivity, respectively, 7.8% and 21.6% higher than the results observed in must obtained from the hydrolysis of corn in water. The irradiation of the wort at dose of 20 kGy of electron beam was sufficient for the complete inactivation of the population (10⁸ CFU mL^-1) of contaminating microorganisms. The must whose population of contaminating microorganisms was inactivated with electron beam presented fermentation efficiency 5.1% higher than the efficiency observed in untreated wort; and the recycling of yeast cells proved technically feasible only in wort whose microbial load was inactivated. Considering only the effect of the irradiation of the wort with electron beam, an increase of 5% in the Brazilian production of ethanol would be equivalent to 1.5 billion liters or, R$ 5.7 billion in product marketed annually. The same increase in production by conventional means, would require the implementation of 8 new corn ethanol plants with production of 200 million liters per year; and the additional processing of 3.75 million tons of corn. The bioethanol produced from corn hydrolyzed in cane juice and with wort irradiated with electron beam presented energy balance, carbon intensity and Energetic-Environmental Biofuel Index (NEEA) estimated at 5.37, 22.09 gCO₂eq MJ^-1 and 65.31 gCO₂eq MJ^-1, respectively. The economic feasibility study of the production system showed positive NPV and payback period of 5 years.