Biocombustíveis – Demanda internacional fica aquém do previsto e preços despencam

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.

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