Biocombustíveis – Demanda internacional fica aquém do previsto e preços despencam

Química e Derivados, Biocombustíveis

Embora projete um futuro brilhante, o setor sucroalcooleiro tem um presente difícil. Animado pelo interesse manifesto dos países desenvolvidos em adotar o etanol como combustível automotivo ou, pelo menos, como aditivo oxigenado de origem renovável para a gasolina de origem fóssil, o setor manteve nos últimos anos um ritmo frenético de investimentos para ampliar a capacidade produtiva. A tecnologia de motores bicombustíveis afastou os temores de desabastecimento e fez crescer o mercado interno do combustível “verde”. Porém, a evolução explosiva dos embarques do álcool para o exterior não se concretizou. A produção excedente segurou os preços em um patamar pouco atraente, gerando um desequilíbrio que motiva a consolidar a atividade em grandes players.

Antonio de Pádua Rodrigues, Diretor-técnico da União da Agroindústria Canavieira de São Paulo (Única), Biocombustíveis
Antonio de Pádua Rodrigues: Exportação do açúcar cresce, mas não salva o setor

“Não temos expectativas de aumento no mercado externo”, afirmou Antonio de Pádua Rodrigues, diretor-técnico da União da Agroindústria Canavieira de São Paulo (Única), entidade representativa dos produtores de açúcar e álcool do estado. A exportação de álcool na safra 2008/09 (termina em março, ao fim da produção do Nordeste) ficou perto de 5 bilhões de litros, mas a previsão para a próxima safra é de um recuo de um bilhão de litros. Registre-se que a produção norte-americana de etanol, feita com milho, cresceu para mais de 30 bilhões de litros/ano em 2008, mas deverá cair em 2009. A crise econômica afetou os produtores americanos, muitos dos quais paralisaram investimentos e operações. Além disso, o consumo de combustíveis automotivos deverá cair significativamente. De outro ângulo, o preço do petróleo despencou dos quase US$ 150/barril para a faixa de US$ 40/barril, entre setembro de 2008 até o início de março deste ano. A mistura de gasolina barata (nos EUA) com milho caro deverá se refletir no menor consumo de álcool, um argumento a mais para que não sejam eliminadas as pesadas barreiras tarifárias às importações de etanol brasileiro.

Os usineiros do Brasil não estão muito pessimistas. Como usam a cana como matéria-prima, eles podem direcionar parte da sacarose extraída para a fabricação de açúcar. “Nas últimas safras, a exportação de açúcar cresceu e ainda há espaço para vender mais”, afirmou Pádua.

O bom desempenho internacional do açúcar brasileiro deve ser atribuído às quebras de produção na Índia, por motivos climáticos. Segundo o diretor da Única, o mercado estava ofertado há alguns anos, mas essas quebras reverteram o quadro. “O Brasil é o único país do mundo capaz de suprir o mercado mundial com rapidez”, explicou Pádua. Apesar disso, ele salienta que as exportações de açúcar não são suficientes para sustentar o setor na atual circunstância. “Ajuda, com certeza, mas falta crédito até mesmo para bancar essas exportações”, disse. Sem acesso aos contratos de antecipação de câmbio (ACC), os usineiros podem ter de vender mais álcool no mercado interno para bancar a operação internacional. Isso deprimiria ainda mais as cotações do etanol.

O diretor-técnico salientou os esforços empreendidos para manter a liderança tecnológica mundial no setor. A produtividade atual na Região Sudeste chega a invejáveis 7 mil litros de álcool por hectare em cada safra. Para 2018, a meta setorial é de alcançar 12 mil litros/ha, considerando os ganhos na parte agrícola e na industrial.

A safra em fase de encerramento (2008/09) deverá superar a produção de 27 bilhões de litros de etanol (nas formas anídrica e hidratada) no Brasil, sendo quase 25 bilhões de litros oriundos da chamada região Centro-Sul (principalmente Paraná, São Paulo, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul e Goiás) e 2,4 bilhões de litros nas regiões Norte e Nordeste (destaque para Alagoas e Pernambuco). “No próximo ano, a produção deve aumentar para 30 bilhões de litros”, calculou Pádua.

Pelos números apresentados e considerando que a produção de 2007/08 foi de 22,5 bilhões de litros, verifica-se o crescimento aproximado de 20%. A previsão de 30 bilhões de litros para a safra que começará em abril indica a expectativa de crescimento de 11% na oferta de etanol. “O crescimento na safra 2008/09 foi muito grande, contando com a entrada em operação de vários empreendimentos”, comentou Pádua. “Na safra que vai começar isso não deve se repetir na mesma intensidade.” Em 2008, cerca de 30 usinas iniciaram produção no Brasil, número que ficará entre 15 e 20 durante 2009. Algumas usinas entraram em produção no segundo semestre do ano passado e, como tinham cana madura, permaneceram em produção durante o tradicional período de entressafra na região Centro-Sul, de novembro a março. “A maioria dessas estreantes foram projetadas para produzir álcool para exportação”, comentou.

Só a queda de consumo de combustíveis pode afetar as exportações de álcool. “No exterior, o etanol é vendido em misturas com gasolina, em busca de um ganho ambiental”, explicou Pádua. Mesmo com os preços baixos da gasolina, as misturas continuarão a ser vendidas, até por força de regulamentação nos países de destino.

O mercado interno, por sua vez, apresenta 34% de crescimento no consumo de etanol hidratado entre 2007 e 2008, chegando a 11,67 bilhões de litros. As vendas de álcool total para uso nacional cresceram menos, 25,2%, somando 16,4 bilhões de litros. A explicação pode ser encontrada no aumento da frota de automóveis com motores do tipo flex, hoje dominantes em mais de 80% dos carros licenciados. “O mercado interno depende diretamente do preço da gasolina, se este cair pode dar prejuízo ao setor”, afirmou.

Nesse caso, segundo explicou, a situação está longe de ser tranquila. Atualmente, os produtores de álcool recebem R$ 0,70 por litro, valor muito próximo ao do custo de produção e incapaz de justificar investimentos. “O setor busca um novo patamar de preços para manter sua expansão”, afirmou. Isso se reflete no adiamento de quase uma centena de projetos anunciados no Brasil.

Novas usinas são projetadas para moer de 2,5 milhões a 3 milhões de toneladas de cana por safra, considerada a escala ótima de produção nos moldes atuais. “O problema acaba sendo a falta de uma estrutura de comercialização adequada para o álcool, uma vez que os compradores são as distribuidoras de combustíveis que têm grande porte e capacidade financeira”, comparou. Uma forma de lidar com o problema é verticalizar a atividade, como foi feito pelo maior grupo do setor, a Cosan, que comprou a distribuição de combustíveis da Esso no Brasil. A Petrobras anunciou que entrará na produção de álcool, tanto para a exportação quanto para o mercado interno, onde possui a maior distribuidora nacional, a rede BR.

Na situação atual, os produtores de álcool são obrigados a carregar o custo de estocagem do produto durante a entressafra. Ou devem vendê-lo durante a safra, com preços mais baixos. Historicamente, os preços na entressafra da região Centro-Sul apresentam elevação significativa, permitindo uma remuneração mais favorável aos usineiros. “Nos últimos dois anos não se verificou variação de preço na entressafra e faltou crédito, forçando a venda de álcool com preço deprimido”, disse Pádua.

No dia 5 de março, o governo federal aprovou a concessão de R$ 2,5 bilhões para financiar a estocagem de cinco bilhões de litros de álcool da safra 2009/10, por meio do BNDES. As liberações devem começar a partir de maio. Isso atende a um pleito da cadeia alcooleira que foi denominado de “warrantagem”. O neologismo deriva de warrant, um título de crédito que tem por lastro um lote de mercadoria fungível. Pádua lamenta a falta de uma política permanente de warrantagem, que daria estabilidade de preços aos produtores. “O mercado mundial resiste a entender o etanol como uma commodity, nem a nossa BM&F [Bolsa Mercantil e Futuros] sabe como precificar o produto e o setor fica nas negociações spot”, criticou.

Enquanto isso, a despeito da crise econômica global, permanecem ativas as operações de consolidação no setor sucroalcooleiro. Grandes grupos nacionais estão em plena fase de negociação. É o caso da anunciada fusão entre os grupos Nova América e Cosan e da definição de um novo parceiro para a Santelisa Vale. “Há mais tratativas acontecendo, porém os possíveis compradores estão inseguros e os vendedores esperam propostas mais generosas”, comentou.

As operações alcoolquímicas são vistas com apreço pela cadeia produtiva do etanol pela possibilidade de ampliar o leque de consumidores. Porém, o volume é muito pequeno quando comparado ao uso como combustível. Também em relação à produção de biodiesel, um éster de ácidos graxos, Pádua confirma que há pouco consumo de etanol nas reações de transesterificação. “A cadeia do etanol ainda não está integrada com a do biodiesel, que usa mais o metanol”, comentou, sem descartar a possibilidade de uma futura aproximação.

Petroleira avança – A Petrobras divulgou em fevereiro a revisão do Plano Estratégico de Negócios para 2009-2013 que estava sendo aguardada desde setembro. A estatal pretende figurar entre as cinco maiores produtoras mundiais de biocombustíveis até 2020, atuando de forma rentável e tecnologicamente avançada, com alta integração na cadeia de produção e consumo, respeitando o desenvolvimento sustentável e a proteção ao meio ambiente. Os projetos que envolvem a produção estão submetidos à subsidiária Petrobras Biocombustíveis (PBio), enquanto as operações de logística, distribuição e venda dos produtos permanecerão sob os cuidados da estatal-mãe, a Petrobras.

No caso do etanol, a PBio partiu do zero, em 2008, na sua fundação, com planos para dominar a capacidade produtiva de 3,7 milhões de metros cúbicos (ou bilhões de litros) em 2013, apenas no Brasil. Além disso, pretende contar com 198 mil m³ na Colômbia.

Química e Derivados, Alan Kardec Pinto, Presidente da PBio, Biocombustíveis
Alan Kardec Pinto: entrada no álcool resgata o modelo tripartite

A estatal pretende iniciar a execução de quatro projetos produtivos, com fábricas inteiramente novas, ainda neste ano. Em 2010, serão mais cinco projetos, com mais oito, em 2011. “Essas unidades serão erguidas com um modelo empresarial tripartite, no qual a PBio deverá ter 20% de participação”, explicou Alan Kardec Pinto, o presidente da empresa. O modelo, adotado no berço da petroquímica brasileira, prevê agregar à PBio um sócio nacional com experiência na produção alcooleira e um parceiro internacional com forte atuação nas vendas internacionais. Esses projetos terão por alvo a exportação de etanol, representando uma oferta de 1,9 bilhão de litros em 2013.

Kardec considerou que a fase atual de preços deprimidos do petróleo não impede a evolução do consumo do álcool no exterior, justificado por razões ambientais. O parceiro internacional ajudará a abrir mercados, embora seja a Petrobras a responsável pela venda e pelo transporte até o destino. “Até o final deste semestre, deveremos anunciar quatro parcerias”, informou.

Além dessa linha de atuação, a estatal pretende adquirir usinas no Brasil para abastecimento do mercado interno. Essa é a principal mudança estratégica do plano de negócios. Antes dela, a Petrobras pretendia atuar apenas na exportação do etanol, deixando o mercado brasileiro para os players tradicionais. “Queremos dominar apenas 20% da expansão futura do mercado local de etanol”, disse Kardec. A prioridade dos investimentos da PBio é voltada para a Região Nordeste, porém a companhia foi autorizada a buscar negócios atraentes em qualquer lugar do Brasil. Afinal, com a crise desencadeada no ano passado, o valor dos ativos sucroalcooleiros foi deprimido, facilitando os negócios.

Com a meta de comprar capacidades para 339 mil m³/safra de etanol em 2009, mediante parcerias nas quais a estatal detenha 40% do capital, a PBio está com negociações adiantadas, devendo concluí-las nos próximos meses. Segundo o presidente, a estatal prefere investir em usinas em fase final de construção, que chamou de “yellow field”. Até 2013, as usinas nessa forma de atuação contarão com 1,8 bilhão de litros de capacidade. Ele negou que a investida no mercado local seja uma resposta à compra da Esso Brasileira pelo grupo sucroalcooleiro Cosan. “A verticalização é uma tendência mundial, não só no caso da Cosan, mas também a Shell está fazendo o mesmo”, afirmou.

Ele comentou que o uso de álcool na alimentação de motores de combustão interna do ciclo Otto, mais usados nos carros de passeio, superou o de gasolina – chegou a 51% no mercado nacional – e está crescendo junto com a frota de carros flex. Ao mesmo tempo, o setor sucroalcooleiro está em reestruturação. “Queremos ter uma fatia desse mercado, mas não vamos estatizar esse setor”, tranquilizou Kardec. Ele também comentou que um percentual dessa produção local poderá ser exportado, dependendo das condições de mercado.

Dentro do plano plurianual da companhia, os investimentos em biocombustíveis devem totalizar US$ 2,424 bilhões entre 2009 e 2013, dos quais pouco mais de US$ 1,9 bilhão serão aplicados em etanol, US$ 480 milhões em biodiesel e US$ 4 milhões no capital imobilizado. A PBio informou que 91% dos investimentos serão realizados no Brasil. “Esse é o investimento direto da PBio, mas é preciso considerar que a Petrobras vai investir outros US$ 400 milhões em logística e US$ 530 milhões em pesquisa e desenvolvimento nesse setor”, explicou Kardec. O total geral a ser aplicado em biocombustíveis até 2013, portanto, ascende a US$ 3,3 bilhões. Entre os projetos da estatal-mãe está o alcoolduto Senador Canedo, que transportará etanol de Uberaba-MG até Paulínia-SP a partir do último trimestre de 2010. O trajeto poderá receber extensões no futuro, dependendo dos volumes transportados.

Química e Derivados, Jayme Finguerut, Gerente de desenvolvimento estratégico industrial do Centro de Tecnologia Canavieira, Biocombustíveis
Jayme Finguerut: biotecnologia vai transformar bagaço em etanol

Ganhos tecnológicos – Do início do Proálcool, na década de 70, até agora, a introdução de novas tecnologias permitiu aumentar o rendimento e a eficiência da produção de álcool, sem mencionar os ganhos obtidos na área agrícola das usinas. “Nos últimos trinta anos, conseguimos duplicar a produção de álcool nas mesmas instalações antes disponíveis, apenas com a aplicação de desenvolvimentos feitos no Brasil”, comentou Jayme Finguerut, gerente de desenvolvimento estratégico industrial do Centro de Tecnologia Canavieira – CTC, em Piracicaba-SP.

A entidade nasceu há quarenta anos como Centro de Tecnologia Copersucar, vinculada à maior cooperativa sucroalcooleira mundial que lhe dava o nome. Tornou-se independente, assumindo a forma de Organização Social Civil de Interesse Público (Oscip) e a denominação atual em 2004, para buscar objetivos mais amplos. “Com o Proálcool, todas as nossas recomendações de boas práticas em fermentações foram adotadas pelas destilarias brasileiras, não só das cooperadas”, comentou o pesquisador, especializado em biotecnologia. O processo industrial antigo também perdia aproximadamente 10% da sacarose trazida do campo, uma situação inimaginável nos dias de hoje.

Finguerut avalia que o processo fermentativo usado no Brasil para gerar o etanol, o conhecido Melle-Boinot, apresenta um rendimento de conversão médio de 91,5%, com algumas usinas conseguindo índices de 92,5%. “São indicadores excelentes, mesmo em termos mundiais, mas ainda permitem a obtenção de ganhos expressivos, dada a alta escala dos processos”, explicou.

Um exemplo disso é a pesquisa que está sendo conduzida pelo CTC e pela Unicamp com a fermentação extrativa a vácuo. Nesse método, o etanol produzido é imediatamente retirado, impedindo que venha a inibir a ação das leveduras. “Estudos preliminares apontam para a viabilidade econômica desse processo”, comentou Finguerut.

O sistema de produção nacional precisa ser muito mais flexível do que os similares do exterior. A começar pelas variações de qualidade e quantidade da cana durante a safra. Chuvas prolongadas podem impedir a retirada da cana do campo, paralisando a usina e afetando a fermentação. Além disso, salienta o pesquisador, o Brasil obtém dois produtos diferentes da cana: o álcool e o açúcar, ambos com grande valor comercial. “Essa possibilidade de fermentar caldo ou melaço exige mudar estratégias de operação e tipos de leveduras”, informou. Essa flexibilidade também explica a preferência pelo Melle-Boinot, em detrimento de processos contínuos. Estes, segundo Finguerut, poderiam ser adotados nas novas destilarias autônomas (sem produção açucareira), que devem usar apenas o caldo de cana, com poucas variações de qualidade.

Outra especificidade do sistema brasileiro consiste nos tipos de fermento empregados. “O processo seleciona o fermento mais ativo, que é reciclado em cada ocasião, ao contrário da Europa e dos Estados Unidos, que compram um fermento específico para cada batelada”, explicou. Porém a estratégia nacional impõe um controle mais avançado do processo fermentativo, evitando infecções deletérias.

Química e Derivados, Produção cresce na região centro sul, Biocombustíveis
Produção cresce na região centro sul. Clique para ampliar.

Algumas usinas empreendem esforços para operar com maior teor alcoólico no vinho. Finguerut explica que o teor médio nas dornas brasileiras era de 8,5% em etanol, mas hoje já se opera com 11%. Nos EUA, o teor vai a 14%. “Só que eles deixam morrer as leveduras, enquanto nós as mantemos vivas para reciclar as mais adaptadas”, comparou. No Brasil, além disso, o tempo de residência nas dornas é menor.

Como tendências para o futuro, Finguerut aponta a busca por mais flexibilidade nas fermentações, dotando-as de controles automáticos por meio de espectrofotometria do infravermelho próximo (NIR), com detecção mais apurada e contínua do teor de açúcar e contaminantes na alimentação das dornas. Isso permitirá melhor adaptação às mais variadas variedades de cana-de-açúcar existentes.

Etanol de biomassa – O CTC também estuda formas de produzir etanol com a palha e o bagaço da cana. “Começamos os estudos com as técnicas de hidrólise, em parceria com a Dedini, na década de 80”, disse Finguerut. Essa parceria resultou no processo DHR (Dedini Hidrólise Rápida), mas já não conta com a participação do CTC. A parte referente a esse processo ficou com a Copersucar. “Talvez, no futuro, essa parceria seja redirecionada para nós”, disse.

O especialista comenta que o aproveitamento de resíduos para a geração de etanol era visto apenas como uma curiosidade nos anos 80. Só nos últimos anos é que as atenções de cientistas e governos concederam o status de prioridade para essas pesquisas.

“Estamos estudando o aproveitamento de materiais celulósicos pela via enzimática, que é mais promissora”, explicou Finguerut. O CTC estabeleceu um acordo de parceria tecnológica com a Novozymes para essas pesquisas. A parceria obteve uma verba europeia, um Frame Project – 7 (FP-7), no valor de 1,5 milhão de euros, para desenvolver ferramentas com o objetivo de determinar e estabelecer critérios, a fim de avaliar processos, matérias-primas e enzimas para essa finalidade, além de elaborar um modelo matemático para o processo. O projeto conta com o apoio de uma universidade sueca e também da Universidade Federal do Paraná.

Segundo o pesquisador, a União Europeia elegeu o Brasil e a cana-de-açúcar como alvos prioritários para projetos de energia renovável, por causa das grandes vantagens alcançadas sobre outras regiões e cultivos. A Novozymes e o CTC já contavam com uma parceria na produção de açúcar para exportação. Ele também elogiou a característica dos projetos europeus, da linha FP-7 em especial, pelo fato de eles constituírem uma ponte entre a pesquisa científica e as indústrias. O trabalho deve seguir um cronograma rígido, com prazo de dois anos para estudos, que podem ser prorrogados por mais dois anos para a conclusão. Outro aspecto interessante é a possibilidade de registrar a propriedade intelectual sobre os desenvolvimentos, que podem resultar em royalties.

Ao mesmo tempo, Finguerut observa que a crise econômica deve acertar em cheio a produção de etanol de milho dos Estados Unidos. Vários projetos eram ligados a fundos de investimento e foram descontinuados. Além disso, essa produção de etanol é muito cara, especialmente quando comparada com a brasileira, exigindo pesados subsídios governamentais que podem ser reduzidos. “É bem possível que muitos projetos de pesquisa de produção de álcool com base em materiais celulósicos venham a ser redirecionados para o Brasil”, comentou. Várias empresas de lá compraram ou estão montando usinas no país.

O assunto não é exatamente uma novidade. Segundo Finguerut, os alemães desenvolveram o processo de hidrólise ácida para aproveitamento de materiais celulósicos na Segunda Guerra. O método foi copiado e aprimorado pela antiga URSS e mantido em operação até meados dos anos 70. “Esse processo já atingiu o máximo possível de desenvolvimento”, afirmou. Ele também salienta que essa alternativa exige operar a alta pressão e usar solventes, condições ruins para integração com a atividade habitual das usinas.

Por sua vez, os métodos enzimáticos ainda estão em fase de desenvolvimento. Os líderes mundiais em enzimas para isso, a Novozymes e a Genencor, já conseguiram reduzir o custo das enzimas em vinte vezes. O pesquisador avalia que o custo de obtenção de etanol pela via enzimática ande por volta de US$ 250 por m³, e ainda pode ser reduzido.

“As enzimas têm um potencial biotecnológico a aproveitar, pois com uma pequena modificação no sítio ativo é possível melhorar os resultados”, afirmou. Além disso, ainda não foram estudados todos os recursos biológicos existentes na natureza, tanto em matérias-primas quanto em micro-organismos (bactérias, fungos e leveduras). As enzimas são entregues aos clientes prontas para uso, com grande facilidade de aplicação. Ele admite que será necessário buscar, no futuro, parceiros na área de equipamentos para suprir o mercado.

Futuro no álcool – O uso do etanol em motores automobilísticos permite uma redução de 20% nas emissões de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos nos centros urbanos, além de um corte de 10% no caso dos óxidos de nitrogênio. Pode-se afirmar que reduz em 90% a emissão do dióxido de carbono, um dos gases causadores do efeito estufa (Green House Gas – GHG), porque a cana-de-açúcar que gerou o álcool vinha sequestrando o CO2, e incorporou na sua estrutura o carbono e liberou o oxigênio para a atmosfera. “No balanço material do sequestro do CO2 da atmosfera pela cana e na sua eliminação na queima dos gases do automóvel se explica a contribuição para reduzir a poluição do ar”, explicou Alberto Andrade, consultor empresarial e do Centro de Pesquisas e Desenvolvimento (Ceped), da Universidade do Estado da Bahia (Uneb).

O etanol e o bagaço da cana-de-açúcar (usado para gerar energia térmica e eletricidade nas usinas) responderam conjuntamente por 16% da oferta nacional de energia, segundo o Balanço Energético Nacional (BEN) de 2007, editado pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Essa participação na matriz energética só foi superada pelo petróleo e derivados, com 36,7%. A energia hidráulica representou 14,7% do total.

Andrade ressalta que o processo tradicional de produção aproveita apenas 20% em peso da cana-de-açúcar para a fabricação do etanol. O rendimento no caso do milho é menor ainda. “O Brasil poderia triplicar a produção de álcool apenas com o aproveitamento do bagaço e da palha”, afirmou.

A diversidade da matéria-prima lignocelulósica oferece grande variedade de biomassa aproveitável para a produção alcoólica, como as palhas de cana, de trigo e de milho, a grama americana com alto conteúdo de celulose (switch grass), madeiras e resíduos florestais, entre outras. Andrade cita a seguinte composição percentual média em peso desses materiais: lignina, 30%; hemicelulose, 25%; e celulose, 45%.

“Enquanto a celulose e os constituintes da hemicelulose são policarboidratos, conhecidos como ‘oses’, a lignina é uma estranha no ninho, é um polifenol aromático amorfo”, explicou. A lignina é um dos principais constituintes da madeira, sendo responsável pela resistência que dá à parede celular, pela rigidez e impermeabilidade à água. Os precursores da lignina são três álcoois aromáticos: coumaril, coniferil e sinaptil
Em 1898, a Alemanha iniciou em laboratório a conversão da biomassa em etanol mediante a hidrólise ácida com ácido sulfúrico diluído. O rendimento foi bem baixo, 7,5 litros de etanol por 100 quilos de cavacos de madeira. Os Estados Unidos desenvolveram o processo alemão no Laboratório de Produtos Florestais, em Oregon. Em 1932, a Alemanha desenvolveu o Processo Scholler, introduzindo a percolação com ácido sulfúrico diluído. A Segunda Grande Guerra obrigou a Alemanha a produzir combustível de biomassa (madeira) para abastecer suas viaturas imobilizadas na África. Essa produção não visava à rentabilidade, nem considerava a agressão ao meio ambiente causada pela solução aquosa de ácido sulfúrico despejada nos rios.

Em 1980, com financiamento do Departamento de Energia (DOE) e do Departamento de Agricultura (USDA), o processo de percolação com hidrólise ácida diluída atingiu o limite de seu potencial de aproveitamento, sem conseguir viabilidade econômica comparado com o processo de obtenção de etanol via caldo de cana ou amido de milho.

A hemicelulose, constituída de xilose, arabinose e outras “oses”, em média, apresenta 96% de pentoses e 4% de hexoses. Em muitos casos predomina a arabinose. É fácil de ser rompida, liberando seus componentes mediante a hidrólise ácida suave, com ácido sulfúrico a 0,7% e temperatura na faixa de 190oC. A neutralização dos efluentes ácidos, o baixo rendimento e o custo de energia tornam o processo pouco econômico. A hemicelulose, porém, envolve a camada de celulose das células vegetais, protegendo-as.

Num segundo estágio, após a remoção da hemicelulose, a hidrólise ácida de celulose é conduzida com menor concentração do ácido (0,4%), entretanto opera com temperatura mais alta (215oC). O resultado divulgado da hidrólise ácida alcançou um rendimento de 89% de maltose, 82% de galactose e de 50% de glicose. A fermentação com a levedura Saccharomices cerevisae atingiu a conversão de 90% do rendimento teórico em etanol.

As rotas enzimáticas serão, no futuro, mais vantajosas que a hidrólise ácida para a produção do bioetanol obtido de biomassa. As dificuldades do processo enzimático são: o alto custo das enzimas – para produzir um galão de etanol se gasta US$ 1,2 só com elas – e o longo tempo consumido no processo, acima de sete dias.

As enzimas provenientes do fungo Trichoderma reesei não têm ação metabólica sobre a xilose, um dos principais componentes da hemicelulose, mas atuam sobre a celulose. Para hidrolisar a xilose é preciso usar leveduras modificadas geneticamente. Consequentemente, pouco mais que 40% dos açúcares contidos na biomassa celulósica deixam de ser processados e todo o processo se inicia com essa redução de eficiência.

A fermentação da xilose na obtenção de etanol foi conseguida na Universidade da Florida, no Institute of Food Agriculture, por meio da engenharia genética da cepa da E. colli. O direito de patente e licença foi negociado com a empresa BC International Corporation. Entretanto, o objetivo dessa empresa foi antecipar e garantir o processo quando alcançar viabilidade econômica.

A cepa da E. colli foi programada pela adição de genes necessários para fermentar açúcares, com a piruvato descarboxilase e a enzima álcool desidrogenase provenientes da bactéria Zymomonas mobilis. O processo de fermentação alcançou um rendimento de 95% do teórico em escala de bancada. Entretanto, em reatores piloto, a presença de compostos acumulada durante a fermentação inibe o crescimento microbial reduzindo bastante a eficiência do processo.

Embora os seres humanos não consigam digerir a celulose, cupins, ruminantes (pelos micro-organismos do rúmen), castores e cogumelos podem. A maioria das celulases são um complexo de três enzimas trabalhando juntas para hidrolisar a celulose. Se, por problemas de condições desfavoráveis como pH, ou pela presença de produtos indesejáveis, uma dessas três enzimas não operar, o processo é interrompido sem produzir álcool.

A celulose tem centenas de cordões, cada um com muitas moléculas de glicose ligadas, constituindo a chamada unidade de celulose cristal, que, para ser hidrolisada, necessita das três enzimas. A primeira enzima, a endoglucanase, tem a função de romper as cadeias localizadas na estrutura cristalina. A segunda, a exoglucanase, rompe uma das cadeias localizadas na estrutura cristalina. Pela ponta da cadeia rompida, quebra e separa em polímeros de celobiose (duas moléculas de glicose unidas). Na etapa seguinte, a beta-glucosidase rompe a celobiose, libertando as duas moléculas de glicose que serão fermentadas em etanol.

O fungo Trichoderma reesei hidrolisa a celulose, mas não a hemicelulose (xilose e arabinose, entre outras). Entretanto, outros micro-organismos têm sido experimentados, como o Acidothermus cellulolyticus, mas sem mostrar a mesma eficiência com o T. reesei.

O Departamento de Energia (DOE) dos EUA, em seu Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL), contratou as maiores fabricantes de enzimas, entre elas a Genencor e a Dyadic (dos EUA), Novozymes e Danisco (Dinamarca), e a Iogen (Canadá), com o objetivo de reduzir o preço das enzimas para US$ 0,10 a US$ 0,20 por galão de etanol produzido.

A Iogen Corporation, empresa canadense sediada em Ottawa, produtora de enzimas, construiu a primeira unidade semi-industrial de etanol de biomassa (com 40 t/dia de palha de trigo). Esse empreendimento recebeu financiamento da British Petroleum, DOE, Shell Petroleum e do próprio governo do Canadá.

Pré-tratamento – Segundo Andrade, o processamento da biomassa exige um pré-tratamento para a remoção da lignina, com variações decorrentes do tipo de material empregado. Métodos físicos, biológicos e químicos estão sendo avaliados, com alguma vantagem para os últimos. “Meios alcalinos solubilizam com eficiência a lignina, mas resultam em grandes perdas de hemicelulose, que se torna um polímero insolúvel”, comentou.

Uma alternativa em desenvolvimento são as biorrefinarias. O governo americano anunciou investimentos de US$ 385 milhões para financiar, em quatro anos, seis biorrefinarias de grande escala. O programa de biomassa do NREL integra o desenvolvimento de projetos de combustíveis (etanol) e produtos derivados como: 1,3 propanodiol, ácido polilático (fármaco usado para insuficiência cardíaca), isorsobida, ácido lático e outros produtos químicos que, obtidos via nafta, tinham se tornado praticamente inviáveis com o petróleo cotado acima de US$ 140 por barril, no ano passado.

O conceito de biorrefinaria reside na integração de processos de conversão e equipamentos para produzir combustível, energia e produtos químicos derivados de biomassa. O conceito é análogo ao de refinaria de petróleo. A biorrefinaria precisa balancear produtos de alto valor comercial e pequenos volumes com outros de baixo valor, mas obtidos em grandes volumes.

Andrade explicou que, para o NREL, o conceito é formado por duas plataformas distintas. A plataforma de açúcar compreende processos de conversão bioquímicos focados na fermentação de açúcares extraídos da carga de biomassa. A outra plataforma consiste na gaseificação de cargas de biomassa e subprodutos do processo acima. “As biorrefinarias colocam os ‘carros na frente dos bois’ porque não foi resolvido o principal entrave: a obtenção competitiva da hidrólise enzimática da celulose”, comentou. Ele informou que há empresas brasileiras interessadas em aplicar o conceito comercialmente.

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