A biorrefinaria e a indústria química brasileira – Coluna ABEQ

Química e Derivados -

Química e Derivados - A biorrefinaria e a indústria química brasileira

Olá, leitoras e leitores. Espero que tenham tido Boas Festas e que o ano de 2020 lhes seja auspicioso. Retomando a minha colaboração em nome da ABEQ com a Química e Derivados, atualizo brevemente um assunto anteriormente tratado, além de arriscar alguns pitacos sobre o conceito de biorrefinaria.

Ainda sobre geopolítica

Sobre os impactos da geopolítica, uma pequena observação ou continuação. Na edição QD-606, comentei a decisão da Petrobrás de encerrar a produção de amônia e ureia nas unidades da Fafen em Camaçari-BA e Aracaju-SE. Sobre isso, uma notícia e uma entrevista. Depois, meu comentário.

“A Petrobrás informou na quinta-feira, 21, que celebrou contratos de arrendamentos das suas fábricas de fertilizantes na Bahia e em Sergipe com a Proquigel Química, empresa integrante do Grupo Unigel. O acordo, que prevê o uso dos ativos por dez anos, prorrogáveis por igual período, foi firmado no valor total de R$ 177 milhões.” (Beth Moreira, OESP, 22/11/19)

“O Brasil tem oportunidades maravilhosas de investimentos, com taxas de retorno imensas, de 6%-7%, para os próximos 30 anos. E o mundo está com taxas de juros negativas. O resto do mundo está à disposição do Brasil, se ele tiver o mínimo de inteligência. E mais do que isso: é visível a situação instável em que estão os outros países. Quem é que pode acreditar na estabilidade do Oriente Médio? Quem pode acreditar que os países ricos tenham um suprimento razoável de energia sem o controle do (presidente da Rússia, Vladimir) Putin?” (Delfim Netto, OESP, 25/11/19)

Pegando carona na análise do ex-ministro Delfim Netto, quem pode acreditar na capacidade do Brasil como “celeiro do mundo” se os nossos custos e disponibilidade de fertilizantes dependem da estabilidade do Oriente Médio e da boa vontade do presidente da Rússia Vladimir Putin? O recente acirramento do conflito entre os EUA e o Irã reforça ainda mais a mensagem.

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Sobre nossa índole macunaímica

Adoniran Barbosa tem uma música que em dado momento diz: “E eu que já fui uma brasa / Se assoprarem posso acender de novo”. Mas, no caso do Brasil, é melhor não assoprar muito. Notícia do O Estado de São Paulo de 07/01/20:

“(…) [Luiz] Barata [diretor geral do ONS] garantiu que não será por falta de energia elétrica que a economia brasileira não crescerá. Informou ainda que, na reunião de quarta-feira, 8, do Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico (CMSE), apresentará um estudo no qual considera a necessidade de geração para um crescimento do Produto Interno Bruto (PIB) entre 3,5% e 4%. Para a previsão atual, em torno dos 2,3% a 2,5%, a energia já está garantida, informou Barata.” (Denise Luna, OESP, 07/01/20)

Ou seja, esperava-se que o Brasil crescesse 2,5% em 2019 – ficou em 1,1% – e, em 2020, estima-se novamente que o Brasil cresça 2,5%. Se este ano estiverem errando para baixo (é possível) e o Brasil crescer 3,5%, em 2021 vamos ter de pedir para parar.

Biorrefinaria

A desindustrialização (precoce) do Brasil é algo que está sempre permeando esses meus textos, e que me aflige por várias razões: por ser engenheiro e professor de engenharia (acho que só existe engenharia ligada à indústria), com a relevância do que faço e ensino, e com as perspectivas profissionais dos meus alunos; por ser pai de dois meninos (8 e 3 anos), com a provável falta de bons empregos (ocupações) em um país sem indústria.

Quando se pensam em estratégias para recuperar a pujança da indústria química nacional, o artigo de Mas et al. (2015), da Bain & Company, Developing a National Chemicals Strategy for Brazil é uma referência importante. Lá os autores discorrem sobre estratégias para o desenvolvimento da indústria química brasileira, apontam oportunidades baseadas na atratividade do mercado local e em vantagens comparativas de matéria-prima local. As oportunidades baseadas na forte demanda local incluiriam agroquímicos, químicos para exploração e produção de petróleo e gás, e cosméticos. Já as oportunidades decorrentes das vantagens da matéria-prima local seriam derivados de celulose, aditivos alimentícios, aromas e fragrâncias, petroquímicos, oleoquímicos e produtos químicos provenientes de biomassa. Este último grupo se baseia na óbvia vantagem natural do Brasil para produção de biomassa, com destaque para a cana de açúcar, a soja e o eucalipto, e traz implícito o conceito de biorrefinaria.

A ideia de biorrefinaria deriva do conceito da refinaria de petróleo. Segundo a Embrapa,

“Biorrefinaria é uma instalação que integra processos de conversão de biomassa em biocombustíveis, insumos químicos, materiais, alimentos, rações e energia. O objetivo de uma biorrefinaria é otimizar o uso de recursos e minimizar os efluentes, maximizando os benefícios e o lucro. As biorrefinarias integram diversas rotas de conversão – bioquímicas, microbianas, químicas e termoquímicas – em busca do melhor aproveitamento da biomassa e da energia nela contida. O conceito de biorrefinaria é dinâmico e ainda está em desenvolvimento, portanto não há modelos e padrões consagrados.”

O mesmo texto aponta em seguida como exemplos de biorrefinaria já existentes as usinas produtoras de açúcar, etanol e eletricidade a partir da cana-de-açúcar e as fábricas de óleo, rações, biodiesel e diversos outros derivados a partir da soja. Contudo, quando se fala em biorrefinaria, há a ideia implícita de uma plataforma análoga à refinaria de petróleo, de onde saem (ou podem sair) dezenas de produtos químicos. Neste sentido, a biorrefinaria é, ainda, um sonho distante.

No Brasil, a fronteira atual da biorrefinaria é o etanol de segunda geração, ou etanol 2G. O etanol é tradicionalmente produzido no Brasil a partir da fermentação do caldo da cana-de-açúcar. Este seria o etanol de primeira geração, ou etanol 1G. É possível utilizar o bagaço da cana para produzir mais etanol, por rotas termoquímicas ou bioquímicas. Etanol 2G é o etanol proveniente do bagaço da cana.

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O bagaço, depois da extração do caldo, tem 50% de umidade e sua parte seca é constituída de celulose, hemicelulose e lignina (mais ou menos um terço de cada). A celulose e a hemicelulose são polímeros de açúcares – com seis carbonos na celulose, e com cinco e seis carbonos na hemicelulose. A celulose e a hemicelulose podem ser separadas da lignina por processos químicos – extração com solventes, ou álcalis e vapor – quebradas enzimaticamente nos açúcares simples e estes podem ser fermentados para se produzir mais etanol.

Outra alternativa é gaseificar o bagaço, gerando a mistura de monóxido de carbono e hidrogênio. Esta mistura gasosa é conhecida como gás de síntese e por meio de reações químicas conhecidas como Fischer-Tropsch, levam à produção de hidrocarbonetos – olefinas e parafinas. A reação pode ser direcionada para a produção de álcoois.

Esses processos termoquímicos são amplamente conhecidos. Metanol foi produzido durante muito tempo pela gaseificação de lenha ou carvão, mas hoje a matéria-prima predominante é o gás natural. Contudo, a gaseificação do bagaço ainda não é uma rota madura, e muitos estudos indicam a necessidade de fazer a pirólise do bagaço, que produziria um bio-óleo que então poderia ser gaseificado. Gaseificação e pirólise são processos similares e, sendo bem simplista, podem ser entendidos como uma queima incompleta que leva a produção de monóxido de carbono e hidrogênio. Na queima completa são produzidos gás carbônico e água.

No Brasil, a academia e a indústria têm dado preferência às rotas bioquímicas. Existem duas plantas industriais de etanol 2G, no interior de São Paulo (Raízen) e Alagoas (GranBio). Havia a perspectiva de que o etanol 2G se viabilizaria economicamente em 2025 (NovaCana, 2017). A Raízen, empresa integrada de energia controlada pela Cosan e pela Shell, produziu 16,5 milhões de litros de etanol 2G na safra 2018/19 e promete chegar na capacidade instalada de 40 milhões de litros na safra 2019/20 (JornalCana, 2019). A Granbio tem uma instalação em Alagoas com capacidade para produzir 60 milhões de litros, mas vem encontrando dificuldades para manter a planta em operação (NovaCana, 2019).

Hoje o bagaço é queimado em caldeiras de alta pressão (60 bar) produzindo eletricidade, além de vapor para movimentar a usina. Em menor proporção, o bagaço é vendido como ração para gado. Qualquer outra utilização do bagaço implicará em menor produção de eletricidade pelas usinas de açúcar. Atualmente 6,6% de toda eletricidade consumida no Brasil provém das usinas de cana, e como vimos anteriormente, não há eletricidade excedente no Brasil.

Se os desafios tecnológicos e a demanda por eletricidade são obstáculos para a utilização do bagaço de cana como uma plataforma para a produção renovável de produtos químicos, o que impede a utilização da sacarose do caldo para produção de outras coisas além de açúcar e etanol é… a tradição!

A inversão ácida (ou enzimática) da sacarose produz uma mistura equimolar de glicose e frutose que podem ser separadas por cristalização. Glicose pode ser convertida a frutose por catálise enzimática ou alcalina (com metil-etil-amina). Por fermentação da sacarose, é possível produzir ácido ascórbico, ácido glucônico e uma infinidade de outros produtos, todos hoje importados.

Provavelmente estamos no início de um bull market do açúcar. Os preços estão há anos muito baixos, mas devem aumentar porque China e Índia devem passar a adicionar etanol à gasolina, o que levará as usinas do Brasil e do mundo a privilegiar a produção de etanol em detrimento do açúcar. No entanto, talvez seja o último bull market do açúcar, pois a Índia está modernizando suas usinas e vários países do continente africano, financiados pela China, devem passar a produzir ou aumentar a produção de açúcar e álcool. Paralelamente, os países desenvolvidos tem vilanizado o papel do açúcar na dieta – a Coca-Cola procura abertamente um substituto para o açúcar em suas formulações – e os motores elétricos substituem rapidamente os motores a combustão – a Alemanha quer banir os carros a gasolina ou diesel até 2030 e o resto da Europa deve fazer o mesmo até 2040. Se você acha que 10 ou 20 anos é muito tempo, lembre que você viu o Brasil ganhar uma copa ‘ontem’, há 18 anos. Nossas usinas de açúcar e álcool poderiam estar
se transformando em biorrefinarias para produzir itens de maior valor agregado e, no limite, garantir a sobrevivência, mas a tradição…

Referências

Embrapa Agroenergia. Biorrefinarias. 2011. Disponível em: https://www.embrapa.br/agroenergia/busca-de-publicacoes/-/publicacao/908142/biorrefinarias

JornalCana. 2019. Disponível em: https://jornalcana.com.br/raizen-chegou-a-165-milhoes-de-litros-de-etanol-2g/

Mas R, Sá J, Martins F, Porter M. Developing a National Chemicals Strategy for Brazil. Publicado em 29 de outubro de 2015. Disponível em: https://www.bain.com/insights/developing-a-national-chemicals-strategy-for-brazil/

NovaCana. 2017. Disponível em: https://www.novacana.com/n/etanol/2-geracao-celulose/etanol-segunda-geracao-economicamente-viavel-290917

NovaCana. 2019. Disponível em: https://www.novacana.com/n/industria/financeiro/granbio-novo-prejuizo-ceo-acreditando-e2g-venda-tecnologia-300519

Química e Derivados - André Bernardo é Engenheiro Químico formado na Escola Politécnica da USP ©QD
André Bernardo é Engenheiro Químico formado na Escola Politécnica da USP

ABEQ – Agenda de Cursos

A ABEQ mantém uma agenda com diversos cursos e treinamentos presenciais, ministrados por doutores, mestres e profissionais da Indústria com larga experiência em suas especialidades. Encontre o curso ou treinamento que irá diferenciá-lo em sua profissão no site: https://www.abeq.org.br/cursos/

André Bernardo é Engenheiro Químico formado na Escola Politécnica da USP, com mestrado em Desenvolvimento de Processos Biotecnológicos pela Faculdade de Engenharia Química da Unicamp e doutorado em Engenharia Química pela UFSCar. Trabalhou no Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) e em diferentes indústrias químicas. Atualmente é professor do Departamento de Engenharia Química da UFSCar. E-mail de contato: [email protected]

Texto: André Bernardo

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