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BIOETANOL DA CANA-DE-AÇÚCAR
Bárbara Lanzarini Bambil Leonardo Freire Marques Milton Jorge de Vasconcelos Filho RESUMO A crescente necessidade de ampliar de modo sustentável o uso de fontes renováveis de energia, para proporcionar maior segurança ao suprimento energético e reduzir os impactos ambientais associados aos combustíveis fósseis, encontra no bioetanol de cana-de-açúcar uma alternativa viável economicamente e com significativo potencial de expansão. A produção e o uso de bioetanol como combustível, são realizados no Brasil desde 1931, com notável evolução nas últimas décadas, alcançando maturidade e consistência, seguindo um modelo produtivo que pode ser adaptado e implementado em vários países. Por meio do bioetanol e de outros derivados, a cana-de-açúcar representa atualmente a segunda mais importante fonte primária e a principal forma de energia renovável na matriz energética brasileira. Desta forma, este artigo apresenta, sob vários pontos de vista, as características desse biocombustível e sua produção, mostrando a experiência brasileira e uma visão do futuro. No contexto serão ressaltadas todas as vantagens desse combustível de fonte renovável, que com o passar do tempo se torna mais comum no Brasil e no mundo. Palavras-chave: Bioetanol; Cana de açúcar; Combustível.
1. INTRODUÇÃO A grande preocupação mundial em reduzir o aquecimento global provocado, em boa parte, pelos combustíveis fósseis fez com que os biocombustíveis se tornassem uma alternativa “limpa” para o problema energético. Na atualidade, o Brasil é um dos principais produtores desta energia, principalmente do etanol, oriundo da cana-de-açúcar.
O etanol a partir da cana-de-açúcar é gerado de um processo economicamente viável, em que não há muitas complexividades em suas etapas de produção, produzido em uma larga escala em níveis industriais, sendo uma ótima alternativa para a substituição dos combustíveis fósseis. Além de os resíduos gerados em sua obtenção são todos reaprovetáveis.
O Brasil tem tradição na produção de bioetanol, possui uma vasta área onde pode ser cultivada a cana-de- açúcar e possui uma considerável tecnologia, iniciada com o programa do Proálcool, programa que visava substituição dos combustíveis derivados do petróleo.
Os resultados já obtidos e as possibilidades de melhoria indicam a grande evolução ocorrida, e o interesse em um esforço continuado para uma agro-indústria sustentável baseada na cana-de-açúcar, com a produção simultânea de alimentos e energia.
2. DESENVOLVIMENTO 2.1. Bioetanol – Definições O site “Brasil Escola” diz: “O bioetanol é um combustível obtido através da fermentação controlada e da destilação de resíduos vegetais, como o bagaço da cana-de-açúcar, a beterraba, trigo ou o milho. Todos esses produtos passam por processos físico-químicos (deslignificação, fermentação, destilação, etc.) até se transformarem em combustíveis. “ De acordo com a cartilha da “Etanol Verde”: “O etanol (nome técnico do álcool etílico combustível) pode ser produzido a partir de várias matérias-primas, como milho, trigo, beterraba e cana de açúcar. Trata-se de uma fonte de energia natural, limpa, renovável, sustentável e mais democrática do que os combustíveis fósseis.” É possível perceber, através das citações apresentadas, que o bioetanol é um combustível gerado a partir de fonte renovável, pois é obtido a partir da matéria-prima vegetal, tornando-se assim, uma produção ecologicamente correta. O etanol é conhecido também como, álcool etílico (CH (^) 3CH2OH ou C (^) 2H (^) 5OH), e é chamado de bioetanol, pois sua produção é feita a partir da matéria orgânica, como o milho, a soja e principalmente a cana de açúcar, como ocorre no Brasil.
2.2. Processo de Obtenção do Bioetanol 2.2.1. Extração: A extração do caldo da cana consiste no processo físico de separação da fibra (bagaço), sendo feito, fundamentalmente, por meio de dois processos: moagem ou difusão.
2.2.1.1. Moagem: Na extração por moagem, a separação é feita por pressão mecânica dos rolos da moenda sobre o colchão de cana desfibrada.
Considera-se que a lavagem da cana é responsável pela remoção de grande parte das impurezas grosseiras.O tratamento do caldo para produção de álcool envolve: peneiramento, calagem, aquecimento, decantação, concentração e resfriamento.
2.2.2.1. Peneiramento Visa a redução das partículas leves (bagacilho) e pesadas (areia, terra etc). Os equipamentos utilizados são peneiras e hidrociclones, os quais conseguem eficiência de 70 a 85%, dependendo do teor de sólidos na alimentação, condições de operação, abertura de telas etc. As principais vantagens de sua utilização são, sobretudo, a redução de entupimento e de desgastes em outros equipamentos, válvulas e bombas.
2.2.2.2. Caleação O tratamento de caldo com leite de cal não somente provoca a floculação e favorece a decantação das impurezas. Em relação ao pH a ser alcançado, quanto mais se aproxima de sete, maior é a remoção de nutrientes do caldo e o excesso de cal pode afetar o crescimento da levedura em cultura. O pH do caldo decantado é ideal quando atinge a faixa entre 5,6 e 5,8, pois não provoca remoção significativa de nutrientes e diminui a ação corrosiva do caldo sobre os equipamentos, além de favorecer a redução do número de microrganismos contaminantes.
2.2.2.3. Aquecimento O aquecimento consiste em elevar a temperatura do caldo entre 103 e 105º C (Celsius). O aquecimento em si pouco reduz a contaminação microbiana devido ao baixo tempo de residência à elevada temperatura. Para aquecer o caldo, utiliza-se normalmente aquecedores verticais, horizontais, tubulares.
2.2.2.4. Decantação Separação por meio da gravidade das impurezas sólidas presente no caldo, com mínima remoção de nutrientes.
2.2.2.5. Concentração do Caldo A concentração do caldo para produção e armazenamento de xarope é uma das operações de tratamento que serve como estratégia tanto para a elevação do teor de açúcar total do mosto, com conseqüente aumento do teor alcoólico, quanto para se garantir a continuidade do processo fermentativo em paradas de moagem.
2.2.2.6. Resfriamento A temperatura do caldo que alimenta a dorna é um fator importante no rendimento da fermentação. O sistema de resfriamento de dorna é projetado para manter a temperatura de fermentação e não para resfriar o caldo. Portanto, o caldo proveniente do tratamento deve ser resfriado a temperaturas convenientes por um equipamento adicional antes de ser direcionado à alimentação das dornas.
2.2.3. Fermentação A transformação da matéria-prima em álcool é efetuada por microrganismos, usualmente leveduras da espécie Saccharomyces cereviseae^ , por meio da fermentação alcoólica.
As leveduras utilizadas na indústria do álcool devem apresentar certas características, como: velocidade de fermentação; tolerância ao álcool; rendimento; resistência e estabilidade. A velocidade de fermentação é determinada pela quantidade de açúcar fermentado por uma quantidade de leveduras durante certo tempo.
O ganho em produtividade por meio de fermentações rápidas aumenta a produção diária e reduz, conseqüentemente, o custo de produção e o risco de contaminação por microrganismos prejudiciais. O rendimento, ou seja, a relação entre açúcar consumido e álcool produzido, deve ser elevado, sendo essa condição essencial para uma levedura industrial.
2.2.4. Destilação Para separar o álcool dos demais componentes do vinho, empregam-se várias destilações especiais, que são baseadas na diferença do ponto de ebulição das substâncias voláteis. A primeira operação de destilação é a purificação do vinho (também chamada de depuração), com a eliminação parcial de impurezas (compostos) como aldeídos e ésteres. Esta operação é realizada na coluna de depuração, de onde resultam o vinho depurado e uma fração denominada álcool bruto, de segunda.
O vinho depurado é, em seguida, submetido a uma nova destilação, em uma coluna de destilação ou de esgotamento, de onde resultam duas frações: o flegma - produto principal da destilação constituído por uma mistura impura de água e álcool - e a vinhaça - resíduo aquoso de destilação do vinho, no qual se acumulam as substâncias fixas do vinho e parte das voláteis.
O flegma é, então, submetido à operação de retificação para separação dos álcoois superiores e concentração do destilado até o grau alcoólico do álcool hidratado (97%). Para o
- Garantia de um preço ao consumidor para o bioetanol hidratado menor do que o preço da gasolina (nessa época, os preços dos combustíveis, ao longo de toda a cadeia produtiva, eram determinados pelo governo federal);
- Garantia de remuneração competitiva para o produtor de bioetanol, mesmo frente a preços internacionais mais atrativos para o açúcar do que para o bioetanol (subsídio de competitividade);
- Abertura de linhas de crédito com empréstimos em condições favoráveis para os usineiros incrementarem sua capacidade de produção;
- Redução dos impostos (na venda de carros novos e no licenciamento anual) para os veículos a bioetanol hidratado;
- Estabelecimento da obrigatoriedade de venda de bioetanol hidratado nos postos;
- Manutenção de estoques estratégicos para assegurar o abastecimento na entressafra. A partir de 2003, com o advento dos carros flexíveis e sua grande aceitação pelos consumidores, retomou-se o crescimento do consumo do bioetanol hidratado no mercado interno, abrindo-se novas perspectivas para a expansão da agroindústria da cana no Brasil. Desde então, a agroindústria canavieira brasileira tem se expandido a taxas elevadas.
Atualmente, a cana ocupa cerca de 9% da superfície agrícola do país e é a terceira cultura mais importante em superfície ocupada, depois da soja e do milho. A região produtora de maior destaque é a do Centro-Sul-Sudeste, que concentra mais de 85% da produção, com cerca de 60% no Estado de São Paulo.
O sistema de produção envolve mais de 330 usinas, com capacidade entre 600 mil e 7 milhões de toneladas de cana processada por ano. Do ponto de vista do perfil de produção, as usinas brasileiras podem ser classificadas em três tipos de instalações:
- As usinas de açúcar, que produzem exclusivamente açúcar;
- As usinas de açúcar com destilarias anexas, que produzem açúcar e bioetanol;
- As instalações que produzem exclusivamente bioetanol, ou destilarias autônomas.
A grande maioria das instalações é formada por usinas de açúcar com destilarias anexas (cerca de 60% do total), seguidas por um considerável montante de destilarias autônomas (cerca de 35%) e por algumas unidades de processamento exclusivo de açúcar. As usinas brasileiras trabalham, em média, com 80% da cana proveniente de terras próprias e arrendadas ou de acionistas e companhias agrícolas com alguma vinculação às usinas. Os 20% restantes são fornecidos por cerca de 60 mil produtores independentes, a maioria utilizando menos de dois módulos agrícolas.
É importante observar que a expansão da produção de bioetanol e açúcar nas últimas décadas ocorreu não apenas com o aumento da área cultivada, mas também com expressivos ganhos de produtividade nas fases agrícola e industrial, que apresentaram incrementos anuais acumulados de 1,4% e 1,6%, respectivamente, e resultaram em uma taxa de crescimento anual de 3,1% na produção de bioetanol por hectare cultivado, ao longo de 32 anos. Graças a esses ganhos de produtividade, a área atualmente dedicada à cultura da cana para produção de bioetanol, cerca de 3,5 milhões de hectares, é 38% da área que seria requerida considerando a produção atual e a produtividade agroindustrial observada no início do Proálcool, em 1975. Esse notável ganho de produtividade foi conseguido essencialmente mediante a contínua incorporação de novas tecnologias. Como conseqüência direta da evolução da produtividade, observou-se uma progressiva redução dos custos, configurando um processo de aprendizagem e consolidação similar ao apresentado por outras tecnologias energéticas inovadoras.
2.4. Visão do futuro 2.4.1. Expansão Em cartilha “Bioetanol de cana-de-açúcar” do site bioetanoldecana.org, temos que: “Especialmente apta para o suprimento de combustíveis veiculares, a energia solar na forma de bioetanol, produzido com eficiência e sustentabilidade, destaca-se entre todas as energias renováveis disponíveis e é capaz de atender às urgentes demandas para redução das emissões de gases de efeito estufa, melhorar a qualidade do ar nas metrópoles e competir em preço com as energias convencionais. Além disso, essa rota
“3. O bioetanol de cana-de-açúcar, produzido nas condições brasileiras, mostra-se competitivo com o petróleo ao redor de US$ 50 o barril [...].” Além disso, o custo de produção é determinado principalmente pela matéria-prima. E a tecnologia utilizada pode ainda ser utilizada na fabricação de açúcar.
“4. Os impactos ambientais de caráter local associados à produção de bioetanol de cana-de-açúcar sobre os recursos hídricos, o solo e a biodiversidade, [...], foram efetivamente atenuados a níveis toleráveis [...].” Os impactos causados pelos processos de produção do bioetanol, como por exemplo o uso agroquímicos e outros, são inferiores à maioria de outros culturas agrícolas.
“5. O uso do etanol de cana-de-açúcar permite reduzir em quase 90% as emissões de gases de efeito estufa [...].” Desta forma, contribui para a não alteração do clima. Em condições atuais, para cada milhão de metros cúbicos de bioetanol de cana-de-açúcar misturado com gasolina, em média 1, milhão de toneladas de gás carbônico deixa de ser emitido na atmosfera.
“6. São significativas as perspectivas de desenvolvimento tecnológico na agroindústria do bioetanol de cana-de-açúcar [...].” A tecnologia nesse ramo é crescente, assim proporcionando maior produtividade e crescimento econômico.
“7. Os empregos na agroindústria do bioetanol de cana-de-açúcar apresentam bons indicadores de qualidade [...].” Apesar da crescente diminuição do trabalho braçal por conta da crescente mecanização na produção como um todo, a demanda de mão de obra permanece bastante elevada em comparação com outras fontes energéticas.
“8. A produção de bioetanol de cana-de-açúcar, como desenvolvida no Brasil, pouco afeta a produção de alimentos [...].”
A área plantada de cana-de-açúcar é muito reduzida em relação à área cultivada para alimentos e áreas disponíveis para expansão agrícola.
“9. A agroindústria do bioetanol de cana-de-açúcar articula-se com muitos setores da economia e promove o desenvolvimento de diversas áreas [...].” A produção da cana-de-açúcar envolve e promove o desenvolvimento de áreas relacionadas, como a prestação de serviços, a indústria de equipamentos agrícolas e industriais e a logística.
“10. São amplas as possibilidades de expandir a produção de bioetanol de cana-de-açúcar [...].” A expansão é possível não só no Brasil, como também em outros países tropicais úmidos, considerando a disponibilidade de terras e a existência de clima adequado.
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diante do exposto, nota-se que a produção do bioetanol da cana-de-açúcar é totalmente sistematizada, passando por diversas etapas, que por sua vez também são subdivididas, o que torna a produção deste biocombustível um pouco complexa, porém de fácil entendimento e adaptação.
Não há dúvida de que o Brasil é uma potência na geração de energia provinda do etanol da cana-de-açúcar. Muitos benefícios são conhecidos a partir dessa fonte renovável, como a auto- sustentabilidade do país em energia, o que possibilita uma menor dependência do exterior.
O bioetanol é uma fonte de energia ainda em evolução, que ainda tem muito a crescer, tanto em eficiência energética quanto na questão econômica. O uso deste se torna uma excelente alternativa, já que tem alto potencial energético, é uma fonte renovável, e ainda se comparado a outos combustíveis, como a gasolina e o diesel, causa menos danos ao meio ambiente.
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
