Biocombustíveis – Etanol celulósico enfrenta crise setorial e petróleo mais barato

Química e Derivados, Bagaço de cana: tecnologia tira dele açúcares para fermentação
Bagaço de cana: tecnologia tira dele açúcares para fermentação

Os últimos meses foram pródigos em novidades relacionadas à produção industrial de etanol de segunda geração (2G), elaborado a partir de materiais celulósicos.

Em setembro de 2014, a GranBio inaugurou em São Miguel dos Campos-AL a primeira usina do Hemisfério Sul a utilizar palha e bagaço de cana-de-açúcar como matéria-prima. A fábrica, batizada de Bioflex 1, consumiu US$ 190 milhões e tem capacidade para produzir 82 milhões de litros do biocombustível por ano. A GranBio também anunciou uma parceria com o grupo belga Solvay em um projeto de bioquímica para a produção de bio n-butanol a partir do insumo. Em novembro, após investimentos de R$ 237 milhões, entrou em produção uma unidade da Raízen, em Piracicaba-SP, com capacidade para 40 milhões de litros por ano de etanol 2G.

Química e Derivados, Planta de Crescentino (Itália), parceria da M&G com a Novozymes
Planta de Crescentino (Itália), parceria da M&G com a Novozymes

Um pouco antes das brasileiras, a holandesa DSM e a americana Poet deram a partida em uma fábrica em Iowa, nos Estados Unidos, capaz de produzir 75 milhões de litros de etanol celulósico de resíduos da colheita de milho, como sabugo, folha, cascas e talos. A unidade consumiu US$ 275 milhões. Recuando o calendário até outubro de 2013, chega-se a inauguração da primeira fábrica de etanol 2G em escala comercial do mundo. Em operação na região do Piemonte, na Itália, a unidade custou US$ 200 milhões e tem capacidade para 75 milhões de litros por ano, resultado de uma parceria entre a Beta Renewables, ligada ao grupo italiano Mossi Ghisolfi (M&G), e a dinamarquesa Novozymes. O etanol é produzido com resíduos, como palha de trigo, arroz e Arundo donax, planta conhecida como cana-do-reino. A M&G também anunciou, em julho de 2014, a formação de outra joint venture, dessa feita com a chinesa Anhui Guozhen Co., para construir, por US$ 325 milhões, a maior usina de etanol 2G do mundo. A unidade prevista para Fuyang, China, poderá produzir aproximadamente 235 milhões de litros de etanol por ano, mediante o processamento de palha e outros resíduos agrícolas ainda não detalhados. A previsão é de iniciar a operação da usina em 2016.

Química e Derivados, Unidade do CTC em São Manuel-SP desenvolverá tecnologia própria
Unidade do CTC em São Manuel-SP desenvolverá tecnologia própria

O “batismo de fogo” do etanol 2G, porém, se dá em um cenário adverso. O preço do petróleo apresenta-se volátil em 2015. O barril do Brent, sempre acima dos US$ 100 nos últimos anos, chegou a ser comercializado na casa dos US$ 50 em janeiro e US$ 60 em fevereiro. O preço menor da commodity desestimula e, em alguns casos, pode inviabilizar investimentos em fontes alternativas de combustíveis.

No Brasil, onde o 2G é produzido com resíduos da cana-de-açúcar, a nova tecnologia enfrenta ainda um problema extra: o desestímulo ao investimento no setor canavieiro, gerado por uma política governamental de controle dos preços dos combustíveis. Nos últimos seis anos, 83 usinas de etanol optaram por interromper suas atividades devido ao baixo retorno comercial da atividade, segundo levantamento da consultoria especializada Datagro.

Sebastian Soderberg, vice-presidente global da Novozymes, empresa que desenvolve enzimas para a conversão de biomassa em biocombustível, diz que a indústria mundial de etanol 2G entrou em uma fase crítica de validação. “Já há um certo número de plantas em operação e este é um marco importante para a indústria. A validação técnica e econômica, no entanto, precisa ser confirmada, ou seja, as usinas precisam demonstrar que podem operar em capacidade máxima, de maneira plena e robusta”, afirma. Para o executivo, tão logo essa validação técnica e econômica ocorra, deve haver uma nova onda de investimentos.

A Novozymes, no entanto, adotou oficialmente em janeiro uma posição cautelosa em relação ao progresso do 2G para os próximos anos. A companhia, que trabalhava com a expectativa de fornecer sua tecnologia de conversão de biomassa para 15 usinas de etanol celulósico até 2017, passou a trabalhar com um horizonte mais elástico, no qual essa meta seria alcançada apenas em 2020. “As fases de construção e crescimento para essa primeira onda de usinas operando em escala comercial têm levado mais tempo que o esperado. E a validação técnica e econômica necessária para impulsionar uma nova onda de investimentos foi adiada, mas continuamos vendo potencial nessa indústria”, diz Soderberg.

O vice-presidente da Novozymes ameniza o impacto da redução do preço do petróleo sobre os investimentos na nova tecnologia. “Apesar da volatilidade do preço do petróleo, acreditamos que a indústria do etanol celulósico está sendo construída sob uma visão de longo prazo embasada numa economia estável, interesse nacional e benefícios ambientais que são de absoluta importância. A redução na dependência de combustíveis fósseis e de emissão de CO2, o desenvolvimento agrário e a criação de empregos ainda falam a favor dos biocombustíveis”, defende. Soderberg também aposta na competitividade do etanol 2G em relação ao etanol de primeira geração. “O capital investido em uma usina 2G é geralmente mais alto do que o necessário no caso de uma usina 1G, mas o custo da biomassa é significativamente mais baixo, por exemplo, do que o milho ou a cana, fazendo com que a economia total no processo seja atraente”, afirma.

Soderberg avalia ainda que o avanço da tecnologia de produção contribuirá para tornar o etanol celulósico mais competitivo. “A indústria está em um estágio inicial de desenvolvimento e ainda há muito espaço para melhorias a fim de reduzir as despesas operacionais e custos de capital”, diz. A Novozymes aposta na tecnologia de hidrólise enzimática para a produção do etanol 2G. É a solução adotada tanto pela GranBio quanto pela Raízen. Nesse processo, a produção ocorre em quatro etapas. Primeiro, há um pré-tratamento da biomassa. Na sequência, são adicionadas as enzimas que disponibilizam os açúcares residuais, principalmente a celulose e a hemiceulose, para a fermentação. A massa líquida resultante é fermentada com leveduras, gerando o etanol e, por fim, é feita a destilação, mediante a qual se obtém o álcool anidro ou hidratado. Nesse processo, as enzimas respondem por volta de um terço do custo de produção.

A Novozymes já está em sua terceira geração de enzimas para a produção de etanol 2G, a chamada Cellic Ctec3. “Essa geração de enzimas é mais eficiente em comparação com as anteriores, e permite a liberação da mesma quantidade de açúcar da biomassa pré-tratada, porém utilizando menos enzimas. Olhando à frente, para as futuras gerações da tecnologia Cellic, é certo que as enzimas vão contribuir para a redução do custo de produção total de etanol celulósico mediante a combinação e do desenvolvimento de coquetéis enzimáticos ainda mais eficientes, e do desenvolvimento de soluções enzimáticas personalizadas, desenhadas para atender as necessidades dos clientes com base na matéria-prima utilizada e no método de pré-tratamento adotado”, explica o executivo. Sebastian Soderberg confirma que a Novozymes analisa a possibilidade de instalar uma fábrica de enzimas para biocombustíveis no Brasil, mas informa que nenhuma decisão foi tomada ainda.

Cenário nebuloso – Alfred Szwarc, consultor de tecnologias da União da Indústria de Cana-de-Açúcar (Unica), também avalia que o etanol 2G enfrenta sua hora da verdade. “Todo o setor está atento aos resultados, há um grande interesse no desenvolvimento do etanol celulósico, mas ainda se sabe muito pouco sobre as tecnologias empregadas por cada produtor e os custos envolvidos”, comenta. “Isso é natural, pois é uma indústria nascente que ainda está em sua curva de aprendizado e ajustes ainda precisarão ser feitos antes de essas empresas tornarem público os detalhes de seus processos.” O interesse do setor na tecnologia não surpreende. Segundo alguns analistas, o etanol celulósico tem potencial em aumentar em 50% a produção brasileira de biocombustível, apenas com o aproveitamento da palha e do bagaço da cana, resíduos do processo agroindustrial.

Química e Derivados, Vista geral da unidade de etanol 2G em Crescentino
Vista geral da unidade de etanol 2G em Crescentino

Szwarc pondera que o cenário ainda é muito nebuloso e não possibilita uma projeção da evolução dos investimentos em etanol celulósico para os próximos anos. A expectativa dele é que, no médio e longo prazo, a indústria canavieira retome seu caminho de expansão, abrindo espaço para investimentos na nova tecnologia. Ele também avalia que os custos do 2G serão competitivos. Num primeiro momento, porém, Szwarc acredita que o novo biocombustível assuma um posicionamento voltado principalmente ao segmento premium do mercado, aquele disposto a pagar um pouco mais em troca do apelo de sustentabilidade ecológica da novidade. “Existem mercados bastante receptivos a produtos com esse perfil, como o da Califórnia”, aponta.

No Brasil, a evolução dos investimentos em etanol celulósico enfrenta uma barreira extra, avalia Szwarc: a disputa pelos materiais celulósicos. Muitas das usinas mais produtivas do país, aquelas em melhores condições para investir no negócio, já consomem grande parte de seus resíduos em processos de co-geração de energia elétrica. Com o preço em alta da eletricidade no país, seria mais atraente para essas usinas, no momento, expandir suas atividades em geração elétrica. “Há biomassa suficiente nas usinas, somando a palha, que é pouco aproveitada, e o bagaço, para atender a demanda de projetos de etanol 2G e de co-geração de energia. Não são processos excludentes. Mas diante da conjuntura atual, é de se supor que a primeira opção de investimento recaia sobre projetos de geração elétrica”, diz.

Química e Derivados, Sistema transporta material celulósico para o processo
Sistema transporta material celulósico para o processo

Investimentos programados – Antonio Alberto Stuchi, diretor executivo de produção da Raízen, companhia controladora de 24 usinas que produzem em conjunto dois bilhões de litros de etanol por ano, 4,5 milhões de toneladas de açúcar e geram mais de 900 MW de energia elétrica com o bagaço da cana, reconhece que a realidade dos preços de eleltricidade será levada em conta para a definição de novos investimentos da companhia. Os planos já anunciados, porém, estão mantidos. No ano passado, a Raízen anunciou a intenção de investir entre R$ 2 bilhões e R$ 2,5 bilhões para construir, até 2024, sete unidades com capacidade total de 1 bilhão de litros por ano de etanol 2G. Segundo Stuchi, a estratégia da Raízen visa reduzir os custos de produção com a utilização da infraestrutura já implantada. “Projetamos a construção das plantas de etanol 2G anexas às de etanol de primeira geração, gerando sinergia total com o processo industrial. Nosso projeto foi concebido para produzir etanol com custo competitivo”, afirma.

No momento, a unidade de Piracicaba está parada por causa da entressafra, quando cessa o suprimento de biomassa. A produção deverá ser retomada em maio de 2015, com o início da próxima safra. O processo produtivo da unidade, relata Stuchi, “se baseia na liberação da celulose, hemicelulose e lignina do bagaço por meio de tratamento térmico. Adiciona-se um coquetel de enzimas aos compostos celulósicos para obtenção dos açúcares, que posteriormente serão fermentados para produção de etanol. Da celulose se obtém a glicose (açúcar com 6 carbonos) que é fermentada tal qual os açúcares produzidos no processo 1G. Da hemicelulose se obtém a xilose (açúcar com 5 carbonos) que será fermentada por uma levedura geneticamente modificada, ainda em fase de desenvolvimento”, explicou.

Os planos da GranBio são de investir R$ 4 bilhões no desenvolvimento tecnológico de novas fontes de biomassa, como a cana-energia, com produtividade duas vezes superior à da cana comum, e em projetos para produzir um bilhão de litros de etanol 2G por ano e um milhão de toneladas de açúcar até 2022. A previsão é que sejam construídas mais dez unidades industriais por meio de parcerias e modelos associativos com usinas de primeira geração.

A companhia foi criada em 2011 já com o intuito de trabalhar com o desenvolvimento de soluções em biocombustíveis e bioquímicos. A expectativa da empresa é que a Bioflex 1, sua primeira unidade, alcance ainda em 2015 sua plena capacidade de produção, de 82 milhões de litros anuais. A comercialização do biocombustível já está sendo feita em Alagoas. A fábrica é abastecida por insumos de usinas do Grupo Carlos Lyra instaladas na região. A GranBio, em parceria com os fornecedores de equipamentos agrícolas CNH, Valtra e Implanor, desenvolveu um sistema para realizar a colheita, o armazenamento e o processamento da palha de cana.

O pré-tratamento da biomassa para que a celulose e a hemicelulose sejam acessadas é realizado com a tecnologia Proesa, desenvolvida pela Beta Renewables. Na etapa seguinte, a hidrólise enzimática é promovida pela ação de enzimas da Novozymes, que quebram a celulose e a hemicelulose em moléculas de açúcares simples, como glicose e xilose. Já na etapa da fermentação, os açúcares são transformados em etanol por leveduras desenvolvidas pela DSM.

Química e Derivados, Instalação da Raízen aproveita estrutura de usina existente
Instalação da Raízen aproveita estrutura de usina existente

A estimativa da GranBio é que seja possível, com essa estratégia produtiva, alcançar um custo total 20% mais baixo do que o verificado na produção de etanol de primeira geração. A expectativa da empresa é que a demanda pelo biocombustível seja crescente no Brasil nos próximos anos para atender uma frota de veículos flex que deverá consumir por volta de 70 bilhões de litros anuais até 2020. A produção brasileira na safra 2014/15, segundo projeção da consultoria Datagro, será de 29,1 bilhões de litros, indicando uma grande necessidade de expansão da oferta nos próximos anos.

A avaliação da GranBio é de que a redução do preço do petróleo pode tornar mais lenta a participação dos biocombustíveis na matriz energética global, mas não o inviabiliza, uma vez que a sustentabilidade é um forte alicerce dos biocombustíveis e regiões como a Califórnia e a Europa estabeleceram regras para a redução de combustíveis fósseis em sua matriz energética que devem ser adotadas independentemente do preço do petróleo. No Brasil, segundo a GranBio, as perspectivas para o etanol voltam a ser mais favoráveis já em 2015, com a política acenada pelo governo federal de ampliar a mistura obrigatória de álcool na gasolina de 25% para 27%, e a decisão de alguns estados de modificar suas alíquotas de cobrança do ICMS para favorecer o uso de etanol.

Química e Derivados, Primeira unidade de etanol 2G da Raízen, em Piracicaba-SP
Primeira unidade de etanol 2G da Raízen, em Piracicaba-SP

Bioquímicos derivados – A estratégia da GranBio não visa apenas o mercado de biocombustíveis, mas também o de bioquímicos, por meio da conversão direta dos açúcares celulósicos em produtos químicos, como butanol, ácidos adípico e succínico, entre outros. O primeiro projeto em desenvolvimento é fruto de uma parceria com o Grupo Solvay, controlador da Rhodia. As duas empresas se uniram em outubro de 2014 na joint venture SGBio, com o objetivo de desenvolver tecnologias para a produção de bio n-butanol, insumo utilizado na fabricação de tintas, solventes e superabsorventes, utilizados na produção de fraldas descartáveis, por exemplo.

José Matias, CEO da Solvay Coatis, diz que o uso de biomassa na indústria química caminha para se tornar bastante competitivo com o avanço tecnológico proporcionado pela tecnologia 2G. Em sua avaliação, a GranBio já apresenta boas soluções na obtenção da matéria-prima tanto com sua técnica de recolher a palha da cana quanto no desenvolvimento da cana-energia. O pré-tratamento da biomassa também já apresenta bons resultados, mas que ainda podem ser melhorados.

O desafio maior, que é o foco atual da atenção da joint venture, está em melhorar a conversão do açúcar em n-butanol. “Estamos trabalhando no desenvolvimento tecnológico do processo e a expectativa é chegar ao final do ano tendo mapeado as melhores opções de rotas”, diz. Matias relata que a ideia é apresentar ao conselho administrativo da Solvay no final do ano uma proposta de investimento em uma fábrica de bio n-butanol. Em princípio, porém, a viabilidade econômica do projeto só será alcançada com o preço do petróleo estabilizado num patamar superior aos US$ 50 por barril apresentado em janeiro.

Pacotes tecnológicos – No Brasil, além da GranBio e da Raízen, também o Centro de Tecnologia Canavieira (CTC) desenvolve um projeto produtivo de etanol de segunda geração. Nesse caso, porém, com o objetivo de licenciar pacotes tecnológicos para investidores interessados. O projeto está em desenvolvimento pelo CTC com recursos próprios desde 2007 e também provindos do Projeto PAISS – Plano Conjunto de Apoio à Inovação Tecnológica Industrial dos Setores Sucroenergético e Sucroquímico, com financiamento do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) e da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep).Os trabalhos de instalação da unidade ganharam impulso em 2013, após firmar um acordo com a Usina São Manoel, localizada em São Manoel-SP, que ofertará o bagaço e a palha de cana que serão empregados no processo. A engenharia do projeto é da Pöyry e os equipamentos da austríaca Andritz. A previsão era que a unidade entraria em produção em 2014, mas ocorreram atrasos.

Química e Derivados, Janeiro: custo de produção do 2G deve ser inferior ao usual
Janeiro: custo de produção do 2G deve ser inferior ao usual

Viler Correa Janeiro, diretor de etanol celulósico do CTC, diz que se trata de uma planta de demonstração, com capacidade para 3 milhões de litros/ano, e que contou com um investimento superior a R$ 80 milhões. “A unidade será utilizada para ensaios de otimização das diversas etapas do processo de produção, tendo como principal diferencial a integração com o etanol de primeira geração existente”, diz. Em resumo, relata Viler Janeiro, “a tecnologia extrai da biomassa (bagaço ou palha) os açúcares como a glicose e, por fermentação, produz exatamente o mesmo etanol que hoje é feito da sacarose da cana.” No momento, a planta de demonstração está em fase de comissionamento e deve entrar em operação normal no início da próxima safra. Segundo o executivo, “com o lançamento da planta de demonstração, deveremos ter um avanço significativo na curva de aprendizado desta nova tecnologia. Além dos custos de produção, a redução do Capex (capital investido) também é fundamental para viabilizar a instalação de novas plantas de etanol 2G”, salienta.

Viler Janeiro informa que o custo esperado de produção do etanol 2G com tecnologia da CTC integrada ao parque industrial existente deve ser inferior ao custo de produção do etanol de primeira geração. O executivo diz que a disponibilidade de biomassa no Brasil é grande, uma vez que apenas uma pequena fração da palha disponível é recolhida e aproveitada. Sendo assim, as possibilidades apresentadas pelo etanol celulósico são interessantes, permitindo um aumento de 50% na produção de biocombustíveis no país sem a necessidade de expansão da área plantada. Por outro lado, o potencial mercadológico também é positivo. “A instalação de novas unidades de etanol 2G no Brasil está lastreada no crescimento da demanda pelo biocombustível e no sucesso do desenvolvimento da tecnologia”, finaliza.

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