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Uso de bagaço da cana abre novas possibilidades

Estudo pioneiro avalia a produção integrada de etanol e de eletricidade em biorrefinarias

Da redação
Colaborarou Flávia Kassinoff

Fotografia de uma plantação de cana de açucar

 

Uma fotografia que mostra cana-de-açúcar colhida

A palha de cana-de-açúcar é um material lignocelulósico que pode ser aproveitado na produção de etanol de segunda geração

A produção de energia é uma das questões mais pesquisadas no mundo atualmente, seja para encontrar meios alternativos de produção, seja para encontrar métodos de aumento de eficiência daqueles existentes. Um dos principais objetivos é encontrar opções sustentáveis de produção que não agridam o meio ambiente. O Brasil é um dos países com a matriz energética mais limpa do planeta, isso deve-se, em grande parte, pelo fato de que ela é predominantemente formada por hidrelétricas, além de ser o maior produtor de etanol a partir da cana-de-açúcar, um combustível renovável e ecológico.

Uma linha de pesquisa que desponta nessa área contempla a possibilidade de produção do etanol de segunda geração, que consiste em produzir o combustível a partir do bagaço e da palha da cana-de-açúcar, materiais lignocelulósicos que podem ser transformados em álcool. A possibilidade vem sendo estudada por cientistas de vários países com o objetivo de aumentar a produção de biocombustíveis e substituir o uso de combustíveis fósseis. O processo de produção ainda é muito caro e demorado e não constitui, por enquanto, uma alternativa economicamente vantajosa, mas as pesquisas vêm desenvolvendo formas mais eficazes para se produzir o combustível e as previsões para a implantação dele são positivas.

A grande vantagem de se introduzir o etanol de segunda geração é a de que levará a um aumento da quantidade de etanol produzida sem ampliar a área cultivada, além de utilizar resíduos que ainda não são aproveitados como matéria-prima, como é o caso da palha. O bagaço e a palha da cana também servem como combustíveis para a geração de energia elétrica. Atualmente, a maioria das usinas de cana-de-açúcar produzem sua própria energia a partir da queima de bagaço nas caldeiras.

Marina Oliveira de Souza Dias, professora adjunta do Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT) da Unifesp – Campus São José dos Campos, desenvolve uma pesquisa pioneira na área. Seu trabalho consiste em avaliar novas rotas de produção, visando fornecer parâmetros sobre quais delas seriam mais vantajosas, do ponto de vista técnico e econômico, para a inserção de novos biocombustíveis na indústria, incluindo o etanol de segunda geração. Em seu artigo “Biorefineries for the production of first and second generation ethanol and electricity from sugarcane”, a docente avaliou possíveis cenários de biorrefinaria que pudessem produzir etanol de segunda geração e/ou energia elétrica, já que o bagaço serve tanto como matéria prima para produção do combustível quanto para geração de eletricidade.

Por meio de uma simulação computacional, a pesquisa comparou diferentes biorrefinarias. Entre elas, uma com produção máxima de etanol (o bagaço e a palha direcionados para a produção daquele de segunda geração) e, outra, de eletricidade (metade do bagaço e palha disponíveis direcionados para a sua produção e o restante para o etanol). O estudo também analisou como seria uma biorrefinaria flexível, onde se pudesse destinar quantidades variáveis de bagaço e palha para produção de energia ou de etanol de segunda geração, dependendo dos preços do mercado. 

Foram utilizados nesse processo dados da indústria e de preços do mercado entre 2001 e 2010. O resultado apontou que adotar um projeto flexível é a melhor opção. “Nós verificamos que sim, uma planta industrial flexível, que possa variar a quantidade de bagaço que ela manda para a produção de etanol ou de eletricidade, quando a produção de etanol de segunda geração for viável, pode ser mais vantajoso do que ter uma planta fixa, dependendo dos preços desses produtos”, afirma a pesquisadora.

O estudo também avaliou impactos ambientais de cada uma das opções, mostrando vantagens do etanol em relação à gasolina e da eletricidade produzida a partir do bagaço em relação àquela produzida pela queima do gás natural. Esse e outros trabalhos desenvolvidos pela pesquisadora foram os primeiros no Brasil a mostrar os resultados da modelagem completa de biorrefinarias de cana-de-açúcar e comparar a produção do etanol de primeira e segunda geração, envolvendo os aspectos ambientais e econômicos.

A produção de energia elétrica a partir do bagaço da cana mostra-se uma opção viável e interessante para o país, que desde a crise do sistema elétrico de 2001 procura alternativas para o aumento da produção de eletricidade. Porém, o potencial de produção dessa energia ainda não é suficientemente aproveitado. “Existe tecnologia para aumentar significativamente a produção de eletricidade nas usinas de cana-de-açúcar. Com a expansão do plantio da cana, nos próximos anos a quantidade total de energia elétrica que poderia ser produzida a partir do bagaço e da palha será igual à quantidade de energia elétrica que produz a usina de Itaipu. Porém, com tecnologias modernas, que nem todas as usinas possuem. Talvez, se existissem mais mecanismos de incentivo à produção de energia elétrica eficiente, e o preço da energia de biomassa nos leilões de energia fosse mais atrativo, nem houvesse a necessidade de construir uma Belo Monte”, aponta Marina.

Fotografia da pesquisadora

Marina Dias, professora adjunta do Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT)  da Unifesp

Segundo a pesquisadora, caso bagaço e palha sejam utilizados exclusivamente para a produção de energia elétrica, seria possível produzir cerca de 200 kW/h de energia elétrica por tonelada de cana em sistemas eficientes; atualmente, as usinas produzem menos do que 50 kW/h por tonelada. Antigamente, era proibida a venda de energia elétrica por usinas de cana-de-açúcar. Com a reforma do setor elétrico, em 1999, o produtor independente de energia passou a ter acesso à rede de transmissão e distribuição, o que permitiu que usinas de cana-de-açúcar pudessem vender eletricidade para a rede; até então, as caldeiras que haviam sido construídas para a queima do bagaço eram de baixa eficiência, já que era necessário queimar todo o bagaço e produzir pouca eletricidade, apenas aquela necessária para o funcionamento da usina. Hoje em dia existem caldeiras bem mais eficientes.

Outra vantagem da eletricidade que provém da cana é que sua geração pode ser considerada um processo limpo, em comparação com outros existentes. “Petróleo, carvão e o gás natural são formados pelo carbono que estava nos organismos, sofreu decomposição por milhões de anos e ficam abaixo da superfície. Quando nós tiramos esses materiais do solo e queimamos, liberamos CO, que é um gás de efeito estufa, o que libera o carbono que estava no subsolo para a atmosfera. A queima do bagaço é diferente: apesar de gerar CO do mesmo jeito durante a queima, o bagaço veio da planta, que está na superfície. A mesma, durante a fotossíntese, capta esse CO da atmosfera e armazena carbono no seu tecido vegetal. A própria planta já havia retirado o CO que foi pra atmosfera com a queima do bagaço; não existe uma emissão a mais. Essa é a principal diferença”, explica a docente.

Apesar de ser, em área, a terceira maior cultura do Brasil, a cana-de-açúcar não é responsável por taxas de desmatamento. O seu cultivo pode ser realizado em áreas de pastagens degradadas, que não são aptas para a produção de alimentos. “A área de cultivo da cana-de-açúcar pode ser expandida, levando a um aumento na produção de etanol, sem prejudicar o cultivo de alimentos e sem desmatar a Amazônia”, afirma a pesquisadora.

Sua pesquisa com a cana-de-açúcar não se restringe à produção de etanol e eletricidade. Atualmente seus estudos se estendem para a produção de outros produtos químicos. Seu objetivo é averiguar outros materiais que podem ser obtidos a partir da cana, como plásticos e outros biocombustíveis.

Infográfico 'Produção integrada de etanol e eletricidade em biorrefinarias'

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DIAS, M.O.S. et al. Butanol production in a sugarcane biorefinery using ethanol as feedstock. Part I: Integration to a first generation sugarcane distillery. Chemical Engineering Research and Design, v. 92, p. 1441–1451, 2014.

DIAS, M.O.S. et al. Cogeneration in integrated first and second generation ethanol from sugarcane. Chemical Engineering Research and Design, v. 91, p. 1411–1417, 2013.

DIAS, M.O.S. et al. Improving second generation ethanol production through optimization of first generation production process from sugarcane. Energy, v. 43, p. 246–252, 2012.

DIAS, M.O.S. et al. Integrated versus stand-alone second generation ethanol production from sugarcane bagasse and trash. Bioresource Technology, v. 103, p. 152–161, 2012.

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