CONTROLE DE VAZÃO
Natal discute rotas celulósicas para o etanol
Pesquisadores
nacionais e internacionais estudam meios de garantir o atendimento da
crescente demanda pelo etanol e desenham alternativas para aumentar a
produtividade pela criação da segunda geração do álcool, tendo por base o
bagaço da cana-de-açúcar e outras biomassas. No XVII Simpósio Nacional de
Bioprocessos (Sinaferm 2009), realizado em agosto, em Natal-RN, dos 679
trabalhos inscritos, 59 eram voltados para a geração de energias
renováveis. Praticamente todos apresentaram novidades relacionadas ao
bioetanol que soaram como contribuições da Green Chemistry para mover a
economia e garantir a sustentabilidade de uma matriz energética que, além
de não poluir, pode aprimorar estruturas econômicas tradicionais no
Brasil, como o setor canavieiro, ou dar um impulso ao aproveitamento de
resíduos de outras culturas, como a do caju, do coco, do milho e do arroz.
A concretização dessas possibilidades passa pelos bioprocessos. Eles
transformam matérias-primas em outros produtos com o uso de
micro-organismos e de enzimas – a bola da vez no tratamento e
aproveitamento das biomassas e que representam um mercado mundial da ordem
de US$ 10 bilhões. Para se ter uma ideia do quanto elas vêm ganhando
evidência, o Sinaferm 2009 registrou 330 trabalhos vinculados a processos
fermentativos e enzimáticos.
Para o engenheiro químico José Geraldo da Cruz Pradella, pesquisador
sênior do Centro de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), ligado ao
Ministério de Ciência e Tecnologia, o uso da hidrólise enzimática para
transformação do bagaço da cana-de-açúcar em açúcares fermentescíveis pode
até dobrar a produção das usinas que hoje queimam esse resíduo para gerar
vapor e eletricidade. “De cada tonelada de cana-de-açúcar, sobram 276
quilos de bagaço e 165 quilos de palha que podem ser convertidos em etanol
pelo processo de hidrólise enzimática. Apenas o bagaço de uma tonelada de
cana pode gerar 50 litros de etanol”, afirma, adiantando que o CTBE está
inaugurando, a partir do final de outubro, vários laboratórios de pesquisa
e uma planta piloto para desenvolvimento de processos, direcionada ao
estudo da transformação da biomassa lignocelulósica (bagaço e palha) em
etanol. A unidade servirá para análises e experimentos acadêmicos e
industriais (detalhes no site: www.bioetanol.org.br).
O que era lixo se acabou – O bagaço e a palha, da cana ou de outras
culturas, e os resíduos do processamento das madeiras, a casca do coco, a
casca de arroz, o sabugo e a palha de milho são todos eles compostos por
celulose, lignina e hemicelulose, formando uma estrutura bem estável. Para
produzir o álcool de segunda geração, eles precisam ser separados,
passando por um pré-tratamento como, por exemplo, a explosão por vapor,
seguido pela remoção da lignina remanescente com soluções de bases fortes,
a exemplo do hidróxido de sódio e do hidróxido de potássio.
Durante o pré-tratamento, hemicelulose e lignina, em grande parte, são
removidas e a celulose que fica é então tratada por enzimas celulolíticas
que a despolimerizam até glicose. “Este carboidrato pode ser fermentado a
etanol em conjunto com o caldo de cana no tradicional processo de produção
deste combustível”, garante José Pradella.
A hemicelulose, segundo ele, além do etanol pode gerar outros subprodutos,
como propanol, acetona, butanol e ácido acético, todos eles obtidos hoje
por via sintética, baseada no petróleo. Produtos inovadores como os
polímeros biodegradáveis polilactato e polihidroxialcanoatos, terpenóides,
ácidos graxos especiais, além de ácido láctico, ácido succínico, xilitol,
entre outros, também podem ser produzidos com base nesse componente da
biomassa.
Outra perspectiva é a de dar uma destinação mais valorizada à lignina,
hoje usada apenas para gerar energia nas caldeiras das usinas. “Ela
poderá, entre várias opções, ser usada como matéria-prima para a
realização de rotas químicas inovadoras baseadas em compostos aromáticos”,
afirma Pradella.
Para produzir o álcool de segunda geração, as usinas precisam instalar
unidades de pré-tratamento de bagaço e de palha ao lado das linhas
produtivas tradicionais, bem como contar com a disponibilidade de enzimas
celulolíticas de baixo custo. Hoje elas são produzidas principalmente
pelas gigantes Novozyme e Genencor, e importadas ao custo de US$ 4 a US$ 8
por quilo. O pesquisador do CTBE estima que o investimento numa unidade de
pré-tratamento e de produção de enzimas para viabilizar a operação de uma
usina com um padrão de produção de cerca de um milhão de litros de etanol
por dia fique entre US$ 20 milhões e US$ 30 milhões. Considerando que para
cada tonelada de biomassa são necessários 11 quilos de enzimas e o
resultado será a produção de 50 a 100 litros de álcool, o negócio ainda é
inviável economicamente. O desafio é produzir as enzimas a baixo custo.
Farmacêutico bioquímico do CTBE, Fábio Squina traz para o centro a
expertise adquirida nos Estados Unidos em projetos em cooperação com a
Edenspace, empresa americana especializada em bioengenharia, e com o
National Research Energy Laboratory (NREL). Ambos usam enzimas para o
aproveitamento dos resíduos do milho em biocombustível. “Trabalhamos com
micro-organismos não cultiváveis dos quais extraímos o DNA proveniente de
amostras ambientais, e já estamos formando no CTBE uma coleção de enzimas
para o álcool de segunda geração”, revela Squina. Segundo ele, a proposta
é identificar enzimas que possam ter diversas aplicações, entre elas a
produção do etanol.
Caruaru & Caxias do Sul – O custo para a produção e mais ainda para
a utilização das enzimas ainda é considerado muito alto pelos
pesquisadores e produtores de álcool, mas tende a cair com processos
inovadores como o desenvolvido entre a pernambucana Bioenzima, que alega
ser a única empresa nacional a produzir essas enzimas, e a Universidade de
Caxias do Sul-RS (UCS), que patentearam um processo para a produção do
etanol celulósico no Brasil.
Sócio da Bioenzima, empresa instalada em Caruaru-PE, o engenheiro Carlos
Fernandes das Chagas afirma que os testes de bancada apontam para a
viabilidade técnica e econômica da produção do etanol de bagaço de cana,
um diferencial em relação a outros processos que vêm sendo desenvolvidos
ou pesquisados por ser capaz de gerar a própria enzima que irá degradar a
biomassa e liberar a hexose.
Defendendo a viabilidade comercial do projeto, Chagas afirma que ele pode
produzir 240 litros de etanol obtido da glicose retirada de uma tonelada
de bagaço seco e outros 122 litros da hemicelulose. “No nosso processo, há
indícios de que, além da glicose, as leveduras estão usando as estruturas
de cinco carbonos (pentoses). Se confirmarmos, isso irá revolucionar o
processo, porque o grande desafio é exatamente aproveitar as pentoses”,
afirma Chagas. O pesquisador da UFC, Aldo Dillon, responsável pelo projeto
com a Bioenzima, considera mais vantajoso o uso do bagaço para a produção
de etanol do que para a cogeração. “A energia elétrica no Brasil é muito
barata. Vale mais a pena produzir o combustível”, afirma.
De cana, de coco ou de caju – Pode até parecer cardápio ou pergunta
de garçom de sorveteria nordestina, mas não é. Entre as tantas pesquisas
com biomassas para a produção do etanol de segunda geração, Gorete Macedo,
coordenadora da Rede Nordeste de Pesquisa e Biotecnologia Industrial e
professora de Engenharia Química da Universidade Federal do Rio Grande do
Norte, cita duas que envolvem resíduos comuns à região: a do pedúnculo do
caju (usado na indústria de sucos e doces) e a das cascas de coco.
Ambas estão sendo estudadas para a produção de enzimas, ainda em escala de
laboratório, mas poderão servir também para o álcool de segunda geração ou
para os dois. Com o uso de micro-organismos de coleção de cultura já foram
geradas enzimas e, segundo a professora, na fermentação alcoólica o
pedúnculo apresenta os mesmos resultados do bagaço de cana.
Embora o estudo econômico ainda não tenha sido executado, ela adianta que
apenas 10% do pedúnculo é usado na produção de sucos e doces do Rio Grande
do Norte e do Ceará. E, mesmo no processo de industrialização, 40% da
fatia aproveitada vira um resíduo que poderá ser transformado em álcool.
“Esse substrato é vendido a apenas R$ 0,20 o quilo para ração animal”,
revela. Considerando que o Rio Grande do Norte, Piauí e Ceará produzem
dois milhões de toneladas por ano do pedúnculo do caju, verifica-se a
possibilidade de agregar mais valor à cadeia produtiva.
Já a casca de coco não chega a ser comercializada nem a preço baixo.
Segundo Gorete Macedo, 70% do lixo gerado no litoral de Natal e Fortaleza,
algo em torno de sete milhões de toneladas por ano, corresponde à casca de
coco. Os estudos já foram apresentados em um seminário promovido pela
Petrobras e a produtores de sucos que demonstraram interesse no assunto
Os resultados da pesquisa, financiada pelo CNPq e orçada em quase R$ 700
mil para três anos, darão base a um novo projeto que deverá viabilizar a
continuação dos estudos e análises em escalas maiores. A proposta da Rede
Nordeste, que reúne grupos de bioprocessos das universidades federais de
Pernambuco (UFPE/UFRPE), do Ceará (UFC) e de Campina Grande (UFCG) e
alunos de mestrado, doutorado e iniciação tecnológica, é agregar valor aos
resíduos agroindustriais.
A Bioenzima também caminha nessa direção, só que os ventos a levaram até a
Colômbia onde, em parceria com a americana Sai, está desenvolvendo um
projeto para a utilização das sobras de polpa e da casca da banana em
etanol. O estudo foi encomendado pela Associação de Bananeiros de Algura,
região onde o volume desses resíduos pode gerar 120 mil litros de etanol
por dia, segundo Carlos Fernandes das Chagas. “Esse seria um etanol
intermediário entre o de primeira geração, que retira os açúcares dos
frutos, e o de segunda geração, produzido apenas com resíduos”, explica.
O processo é o mesmo do etanol celulósico que já tem a patente temporária
da Colômbia e dos Estados Unidos e poderá ter a definitiva em cerca de
três meses, quando a Bioenzima der entrada no pedido nesses dois países.
Com as pesquisas finalizadas, Chagas pretende montar uma planta piloto na
Colômbia até 2010 e dar início à produção do etanol da banana.
Instalada no agreste de Pernambuco, região onde a seca levou a população a
trocar as enxadas por máquinas de costura, formando um polo de confecções,
a Bioenzima produzirá, a partir deste semestre, seis toneladas por mês de
enzimas para uso pelos maiores fabricantes de jeans do polo do agreste. No
ano que vem, com a ampliação da fábrica, mediante investimentos de R$ 2
milhões aportados por dois novos sócios, a produção poderá chegar a 18
t/mês. Oferecida em bombonas de 25 quilos e de 50 quilos, as enzimas de
Caruaru custam R$ 14,00 o quilo, praticamente o mesmo preço das
importadas.
Etiene Ramos