Tecnologia de Produção de Bioenergia II - Estúdio EaDestudio01.proj.ufsm.br/.../tecnologia_producao_bioenergia_ii.pdf · Tecnologia de Produção de Bioenergia II INSTITUTO FEDERAL

2014Pelotas - RS

Tecnologia de Produção de Bioenergia II

INSTITUTO FEDERAL DEEDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIASUL-RIO-GRANDENSECampus Pelotas -Visconde da Graça

Flávio Reina Abib

Presidência da República Federativa do Brasil

Ministério da Educação

Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica

Equipe de ElaboraçãoInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense – IFSul-Pelotas-Visconde da Graça

ReitorAntônio Carlos Barum Brod/IFSul-CAVG

Direção GeralRicardo Lemos Sainz/IFSul-CAVG

Coordenação InstitucionalHilton Grimm/IFSul-CAVG

Coordenação de CursoHilton Grimm/IFSul-CAVG

Professor-autorFlávio Reina Abib/IFSul-CAVG

Equipe TécnicaMarchiori Quevedo/IFSul-CAVGMaria Isabel Giusti Moreira/IFSul-CAVGMarisa Teresinha Pereira Neto Cancela/IFSul-CAVGPablo Brauner Viegas/IFSul-CAVGRodrigo da Cruz Casalinho/IFSul-CAVG

Equipe de Acompanhamento e ValidaçãoColégio Técnico Industrial de Santa Maria – CTISM

Coordenação InstitucionalPaulo Roberto Colusso/CTISM

Coordenação de DesignErika Goellner/CTISM

Revisão PedagógicaElisiane Bortoluzzi Scrimini/CTISMJaqueline Müller/CTISM

Revisão TextualCarlos Frederico Ruviaro/CTISM

Revisão TécnicaPaulo Romeu Machado/UFSM

IlustraçãoMarcel Santos Jacques/CTISMRafael Cavalli Viapiana/CTISM Ricardo Antunes Machado/CTISM

Diagramação Cássio Fernandes Lemos/CTISM Leandro Felipe Aguilar Freitas/CTISM

© Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandenseEste caderno foi elaborado em parceria entre o Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense – Campus Pelotas - Visconde da Graça e a Universidade Federal de Santa Maria para a Rede e-Tec Brasil.

A148t Abib, Flávio ReinaTecnologia de produção de bioenergia II / Flávio Reina

Abib. – Pelotas : Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia ; Santa Maria : Universidade Federal de Santa Maria, Colégio Técnico Industrial de Santa Maria ; Rede e-Tec Brasil, 2014.

79 p. : il. ; 28 cmISBN 978-85-63573-49-0

1. Engenharia 2. Geração de energia 3. Energia alternativa 4. Bioenergia 5. Cana-de-açúcar 6. Etanol I. Título.

CDU 620.952662.756.3

Ficha catalográfica elaborada por Maristela Eckhardt – CRB 10/737Biblioteca Central da UFSM

e-Tec Brasil3

Apresentação e-Tec Brasil

Prezado estudante,

Bem-vindo a Rede e-Tec Brasil!

Você faz parte de uma rede nacional de ensino, que por sua vez constitui uma

das ações do Pronatec – Programa Nacional de Acesso ao Ensino Técnico e

Emprego. O Pronatec, instituído pela Lei nº 12.513/2011, tem como objetivo

principal expandir, interiorizar e democratizar a oferta de cursos de Educação

Profissional e Tecnológica (EPT) para a população brasileira propiciando cami-

nho de o acesso mais rápido ao emprego.

É neste âmbito que as ações da Rede e-Tec Brasil promovem a parceria entre

a Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica (SETEC) e as instâncias

promotoras de ensino técnico como os Institutos Federais, as Secretarias de

Educação dos Estados, as Universidades, as Escolas e Colégios Tecnológicos

e o Sistema S.

A educação a distância no nosso país, de dimensões continentais e grande

diversidade regional e cultural, longe de distanciar, aproxima as pessoas ao

garantir acesso à educação de qualidade, e promover o fortalecimento da

formação de jovens moradores de regiões distantes, geograficamente ou

economicamente, dos grandes centros.

A Rede e-Tec Brasil leva diversos cursos técnicos a todas as regiões do país,

incentivando os estudantes a concluir o ensino médio e realizar uma formação

e atualização contínuas. Os cursos são ofertados pelas instituições de educação

profissional e o atendimento ao estudante é realizado tanto nas sedes das

instituições quanto em suas unidades remotas, os polos.

Os parceiros da Rede e-Tec Brasil acreditam em uma educação profissional

qualificada – integradora do ensino médio e educação técnica, – é capaz

de promover o cidadão com capacidades para produzir, mas também com

autonomia diante das diferentes dimensões da realidade: cultural, social,

familiar, esportiva, política e ética.

Nós acreditamos em você!

Desejamos sucesso na sua formação profissional!

Ministério da Educação

Fevereiro de 2014Nosso contato

[email protected]

e-Tec Brasil5

Indicação de ícones

Os ícones são elementos gráficos utilizados para ampliar as formas de

linguagem e facilitar a organização e a leitura hipertextual.

Atenção: indica pontos de maior relevância no texto.

Saiba mais: oferece novas informações que enriquecem o

assunto ou “curiosidades” e notícias recentes relacionadas ao

tema estudado.

Glossário: indica a definição de um termo, palavra ou expressão

utilizada no texto.

Mídias integradas: sempre que se desejar que os estudantes

desenvolvam atividades empregando diferentes mídias: vídeos,

filmes, jornais, ambiente AVEA e outras.

Atividades de aprendizagem: apresenta atividades em diferentes

níveis de aprendizagem para que o estudante possa realizá-las e

conferir o seu domínio do tema estudado.

Tecnologia da Informáticae-Tec Brasil 6

e-Tec Brasil

Sumário

Palavra do professor-autor 9

Apresentação da disciplina 11

Projeto instrucional 13

Aula 1 – Evolução e estágio atual da produção 151.1 Apresentação 151.2 Evolução e estágio atual da produção 17

Aula 2 – Produção de cana-de-açúcar 232.1 Apresentação 232.2 A cana-de-açúcar 232.3 Solo 262.4 Clima 262.5 Preparo do solo 262.6 Adubação 262.7 Plantio 272.8 Ciclo 282.9 Produtividade 282.10 Colheita 29

Aula 3 – Produção de etanol de cana-de-açucar 333.1 Apresentação 333.2 Preparando a cana, extraindo o caldo e dando destino ao bagaço 343.3 Tratando o caldo para produzir etanol 363.4 Decantando o caldo 363.5 Filtrando o material sedimentado 373.6 Concentrando o caldo 383.7 Preparando o mosto 393.8 Preparando o fermento e a fermentação 393.9 Centrifugando o vinho e tratando fermento 403.10 Destilação 413.11 Desidratando o etanol 443.12 Armazenando o etanol 45

Aula 4 – Coprodutos do bioetanol de cana-de-açúcar 494.1 Apresentação 494.2 Açúcar 494.3 Bagaço 524.4 Melaço 544.5 Vinhaça 544.6 Torta de filtro 554.7 Produtos artesanais 56

Aula 5 – Tecnologias atuais e futuras 575.1 Apresentação 575.2 Produção de etanol de milho 585.3 Produção de etanol de mandioca 605.4 Produção de etanol de trigo 605.5 Produção de etanol de beterraba 615.6 Bioetanol de segunda geração 615.7 Uso de bioetanol como insumo petroquímico ou alcoolquímico 62

Aula 6 – Aspectos ambientais 656.1 Apresentação 65

Aula 7 – Aspectos econômicos e sociais 697.1 Apresentação 69

Referências 76

Currículo do professor-autor 79

e-Tec Brasil

e-Tec Brasil9

Palavra do professor-autor

Prezado(a) aluno(a)

Estamos começando uma breve jornada que nos manterá conectados nas

próximas semanas. Caminharemos juntos trocando experiências.

O curso de Biocombustíveis é um diferencial na sua vida profissional, uma vez

que lhe abrirá as portas rumo a novos desafios, já que, nesse momento, o

Brasil surge como um dos poucos países com capacidade de produzir energia

renovável e por ser esta uma área em plena expansão.

Dentro desse contexto, os profissionais deste ramo tornam-se figuras diferen-

ciadas no mercado de trabalho, vindo ao encontro dos anseios do governo

em valorizar o ensino profissionalizante como base para o desenvolvimento

sustentável do país.

Da mesma maneira que na década de 70, para superar a crise do petróleo,

aconteceu o incentivo à produção de etanol através do Proálcool, agora, por

conta da necessidade real de preservação do meio ambiente e pelo enten-

dimento de que os combustíveis fósseis, além de poluir, têm suas reservas

com prazo determinado, acontece o incentivo à produção de energia com

base na biomassa.

Aproveite o seu momento e faça parte dessa história.

Bom estudo!

Prof. Flávio Reina Abib

e-Tec Brasil11

Apresentação da disciplina

Caro(a) aluno(a)

O principal objetivo da disciplina de Bioenergia II – Bioetanol é possibilitar que

você, ao final do período de estudo, desenvolva o senso crítico no contexto

ético-profissional e seja capaz de identificar e debater sobre a complexa cadeia

de produção e consumo do bioetanol. Processo este que transcorre desde a

possibilidade de uso da terra até atingir o consumidor final, bem como, os

seus desdobramentos sociais, ambientais, econômicos e tecnológicos.

Trabalharemos a disciplina com um caderno dividido em sete unidades, sendo

apresentada em seis tópicos ao longo das sete semanas da disciplina.

Na primeira semana veremos a introdução da disciplina, a evolução e está-

gio atual da produção e por fim a produção de cana-de-açúcar. Temas que

correspondem as Aulas 1 e 2 do caderno.

Na segunda e terceira semanas, na Aula 3, estudamos a produção de

bioetanol de cana-de-açúcar. Já ao longo da quarta semana veremos um

pouco de microbiologia aplicada, por meio de material complementar.

Na quinta semana, as Aulas 4 e 5, que se referem, respectivamente, aos

coprodutos de bioetanol de cana-de-açúcar e as tecnologias atuais e futuras

na produção de etanol.

Por fim, na sexta semana, serão trabalhados os aspectos ambientais, eco-

nômicos e sociais da produção de bioetanol, com as Aulas 6 e 7 do nosso

caderno. Na sétima semana, teremos nossos encontros presenciais para

fazermos o fechamento da disciplina. Tenha em mente que toda a equipe do

curso de Biocombustíveis está a sua disposição!

Flávio Reina Abib

Palavra do professor-autor

e-Tec Brasil13

Disciplina: Tecnologia de Produção de Bioenergia II (carga horária: 105h).

Ementa: Evolução e estágio atual da produção. Produção de cana-de-açúcar.

Produção de etanol. Microbiologia aplicada. Coprodutos do bioetanol de

cana-de-açúcar. Tecnologias atuais e futuras. Aspectos ambientais. Aspectos

econômicos e sociais.

AULA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM MATERIAIS

CARGA HORÁRIA

(horas)

1. Evolução e estágio atual da produção

Reconhecer os aspectos históricos ligados a produção de etanol.

Ambiente virtual:plataforma Moodle.Apostila didática.Recursos de apoio: links,exercícios.

15

2. Produção de cana-de-açúcar

Identificar e compreender as fases da produção de cana-de-açúcar.


15

3. Produçãode etanol decana-de-açúcar

Determinar as diferentes etapas da produção de bioetanol.


15

4. Coprodutosdo bioetanol decana-de-açúcar

Identificar os coprodutos do bioetanol e suas aplicações.


15

5. Tecnologias atuais e futuras

Reconhecer o estágio atual da tecnologia de produção de bioetanol e suas aplicações futuras.


15

6. Aspectos ambientais

Compreender os aspectos ambientais ligados a produção de bioetanol.


15

7. Aspectos econômicose sociais

Compreender os aspectos econômicos e sociais ligados a produção de bioetanol.


15

Projeto instrucional

e-Tec Brasil

Objetivos

Reconhecer os aspectos históricos ligados a produção de etanol.

1.1 ApresentaçãoA procura por fontes renováveis de energia vem crescendo, principalmente, a

partir da década passada. É sabido que as fontes de energia fóssil, que hoje

suprem a maior parte da demanda mundial de energia, não durarão para

sempre e seu uso é responsável por grande parte da poluição do planeta.

Dessa forma, as fontes energéticas renováveis surgem como solução na pro-

dução de energia mais limpa e, dentro desse contexto, o Brasil aparece com

destaque, onde o programa de produção de etanol, a partir da cana-de-açúcar,

possui reconhecimento mundial.

O bioetanol é hoje, com certeza, uma opção na produção de energia através

de matéria orgânica renovável (biomassa), isso começou a se solidificar a

partir da criação do Proálcool, em meados da década de 70, programa esse

que visava como objetivo principal reduzir a dependência na importação de

petróleo de nosso país. Hoje, o etanol substitui, aproximadamente, metade

da gasolina que seria consumida no Brasil.

Existe um grande trabalho de pesquisa no melhoramento de variedades de

cana-de-açúcar para maior rendimento da produção nessa área. Como veremos

na próxima unidade, a produção vem aumentando ao longo dos últimos anos,

em grande parte pela frota de veículos produzidos atualmente no país, que

possuem motores que trabalham com qualquer proporção de gasolina e etanol.

Não podemos nos esquecer, porém, de que o uso do solo com a expansão da

cultura da cana-de-açúcar e de outras culturas para a produção de bioetanol

é alterado. E que em determinadas áreas do planeta o desmatamento pode

ser utilizado para implantação de novas áreas de produção. O que não é

interessante do ponto de vista ambiental. Hoje a produção de etanol representa

apenas 1 % da área utilizada pela agricultura no mundo. Isto significa, 15

milhões dos 1,5 bilhões de hectares utilizados pela agricultura.

Aula 1 – Evolução e estágio atual da produção

biomassaDerivados recentes de organismos vivos, utilizados como combustíveis ou para sua produção.

e-Tec BrasilAula 1 - Evolução e estágio atual da produção 15

Também devemos compreender que os bicombustíveis são bastante dife-

rentes entre si quanto aos impactos e benefícios, por exemplo, o bioetanol

de cana-de-açúcar tem pouco a ver com o bioetanol de trigo ou de milho,

tanto em termos energéticos como de efeitos sobre a segurança alimentar,

a produção do bioetanol de cana é superior às demais alternativas. Como

poderemos observar praticamente todos os subprodutos derivados do petróleo

podem ser obtidos a partir do bioetanol.

Da mesma forma que o livro Bioetanol de Cana-de-açúcar – energia para o desenvolvimento sustentável (BRASIL/BNDES, 2008) foi escrito com a intenção

de compartilhar as experiências e as lições dele derivadas com o resto do mundo.

E, o nosso interesse é de que vocês busquem, através das trocas de expe-

riências, a motivação para construção de um mundo melhor, mais solidário.

Com a certeza de que nossa passagem é temporária devemos, sem sombra

de dúvida, lembrarmos de que outras gerações nos seguirão e, para elas, não

devemos deixar apenas o conhecimento adquirido, mas também um planeta

sustentável, onde todos os seres que nele vivam tenham o mesmo direito à vida.

De acordo com os autores do livro anteriormente citado, e acrescentando alguns

pensamentos, acreditamos que as políticas relacionadas aos biocombustíveis

devem ser orientadas por alguns princípios fundamentais:

a) Orientação para o mercado, de forma a reduzir as distorções tanto no

mercado agrícola como no de biocombustíveis e evitar a introdução de

novas restrições.

b) Sustentabilidade ambiental, para buscar o desenvolvimento de bio-

combustíveis com efeitos positivos líquidos em termos energéticos e di-

minuição sensível na emissão de Gases de Efeito Estufa (GEE), sob redu-

zido impacto ambiental no contexto de sua produção.

c) Promoção do desenvolvimento econômico, valorizando a pesquisa,

o desenvolvimento e a inovação para melhorar a eficiência econômica da

produção de matérias primas e sua conversão em biocombustíveis.

d) Proteção às populações de baixa renda e melhora na segurança ali-mentar a fim de corrigir os problemas criados pelo déficit de alimentos.

De forma especial, pensando em países em desenvolvimento, principal motivação para que o

presidente Luis Inácio Lula da Silva encomendasse ao Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) e

ao Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE) a elaboração

do referido livro.

Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 16

Assim, como para corrigir a dependência de importação de petróleo, que

ocorre nos países mais pobres, com maiores problemas de fome, com

dificuldade na produção de alimentos e na distribuição de renda.

e) Respeito ao trabalhador, melhoria nas condições de trabalho e saúde

do trabalhador agregando qualidade de vida à população do campo.

O objetivo principal desse trabalho é permitir aos alunos, ao final da disciplina

de Tecnologia de Produção de Bioenergia II – Bioetanol, que tenham senso

crítico no contexto ético-profissional e sejam capazes de identificar e debater

sobre a complexa cadeia de produção do bioetanol. Processo que transcorre

desde a possibilidade de uso da terra até atingir o consumidor final, bem

como os seus desdobramentos sociais, ambientais, econômicos e tecnológicos.

1.2 Evolução e estágio atual da produçãoApesar do grande desenvolvimento do setor de álcool no Brasil ter acontecido

na década de 70, com a criação do Proálcool (Programa Nacional do Álcool),

desde 1920 temos carros movidos a álcool no país. Entre os pioneiros do uso

veicular de bioetanol, destacam-se Heraldo de Souza Mattos (que, em 1923,

participou de corridas automobilísticas utilizando bioetanol hidratado puro

como combustível), Fernando Sabino de Oliveira (autor do livro O álcool-motor

e os motores a explosão, publicado em 1937) e Lauro de Barros Siciliano (autor

de dezenas de estudos técnicos sobre o uso de bioetanol em motores), que

conduziram ensaios de bancada e testes em estradas, procurando motivar o

governo e empresários (VARGAS, 1994 apud BRASIL/BNDES, 2008, p. 153).

Desde 1931, através do decreto nº 19.717, assinado pelo presidente Getúlio

Vargas, o bioetanol vem sendo utilizado regularmente como combustível

automotivo. O decreto fixava uma mistura compulsória de álcool anidro à

gasolina, no início somente importada e depois de produção local (BRASIL,

1931 apud BRASIL/BNDES, 2008).

Com a criação do Proálcool em 1975, através do decreto nº 76.593, houve

grande incentivo na produção de álcool, inclusive com subsídios para o setor,

visto que o Brasil importava mais de 80 % do petróleo que era consumido no

país. Alguns outros fatores também foram importantes para que o governo

incentivasse a produção do etanol, entre elas, a condição de o país depender

tão fortemente de importações de fontes de energia, no caso o petróleo e

da possibilidade de uso da terra para gerar desenvolvimento, que foram


fundamentais para que se investisse em uma fonte alternativa de energia,

que poderia ser produzida em abundância.

O conjunto de incentivos adotados pelo Proálcool incluía (BRASIL/BNDES,

2008) os seguintes itens:

a) A definição de níveis mínimos mais altos no teor de bioetanol anidro na

gasolina, que foram, progressivamente, elevados até atingirem 25 %.

b) A garantia de um preço ao consumidor para o bioetanol hidratado,

menor do que o preço da gasolina (nessa época, os preços dos com-

bustíveis, ao longo de toda a cadeia produtiva, eram determinados pelo

governo federal).

c) A 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).

d) A abertura de linhas de crédito com empréstimos em condições favorá-

veis para os usineiros incrementarem sua capacidade de produção.

e) A redução dos impostos (na venda de carros novos e no licenciamento

anual) para os veículos a bioetanol hidratado.

f) O estabelecimento da obrigatoriedade de venda de bioetanol hidrata-do nos postos.

g) A manutenção de estoques estratégicos para assegurar o abastecimento

na entressafra.

Dessa forma, aproveitando a rede de abastecimento de combustíveis derivados

do petróleo, aconteceu um grande crescimento na produção de carros a álcool

no Brasil. O pico de produção destes veículos se deu em meados da década

de 80, quando cerca de 85 % dos automóveis vendidos eram com motores

movidos a álcool. Coincidentemente, apesar de ter atingido seus maiores

números de vendas, a partir desse momento o programa do álcool começa

a entrar em declínio, como podemos acompanhar no gráfico da Figura 1.1,

a seguir. Entre os motivos disso ocorrer estão a desvalorização do petróleo e

o aumento da produção do mesmo internamente.


Figura 1.1: Licenciamento de automóveis e comerciais leves por tipo de combustível até 2002Fonte: Adaptado de ANFAVEA, 2002

Em 1986, o governo retirou os subsídios ao álcool, o que fez com que a

indústria canavieira se voltasse para produção de açúcar para exportação. O

reflexo disso foi a descontinuidade no fornecimento do álcool, provocando a

formação de filas nos postos de combustível para conseguir etanol, gerando

desconfiança generalizada entre os consumidores de veículos com motor a

álcool. Após esta fase, no início dos anos 2000, houve nova valorização do

petróleo onde tivemos subas contínuas do preço da gasolina, elevando a

mesma acima da casa dos R$ 2,00 em meados de 2002 (DIEESE, 2006).

Somente no ano de 2003, com o surgimento dos carros com motores bicom-

bustíveis é que o mercado de veículos volta a impulsionar a produção de etanol.

Outro motivo é o desejo do governo do Brasil em colocar mundialmente um

produto energético renovável e menos poluente que as fontes de energia

fósseis. Dessa forma, tivemos novamente um incremento na produção de

automóveis movidos a álcool e gasolina (os denominados Flex Feul Vehicle

– FFV), um decréscimo a praticamente zero de veículos exclusivamente a

etanol e uma diminuição considerável na produção de automóveis produzidos

exclusivamente a gasolina como mostra o gráfico da Figura 1.2.

A safra 2012/2013 de cana-de-açúcar foi de 532,8 milhões de toneladas

e a expectativa para safra 2013/2014 é de que seja atingida a marca de

589,6 milhões de toneladas de cana para moagem, apesar de não ter havido

crescimento significativo da área plantada, o aumento para moagem se

deve ao grande volume de cana bisada, segundo a União das Indústrias de

Cana-de-açúcar (UNICA, 2013).

Para saber mais sobre a variação histórica do preço dos combustíveis e seus reajustes acesse: http://www.dieese.org.br/notatecnica/2006/notatec19CombustiveisInflacao.pdf

cana bisadaCana que não foi colhida na safra anterior.


Figura 1.2: Licenciamento de automóveis e comerciais leves por tipo de combustívelFonte: Adaptado de UNICA, 2012

A produção atual de etanol no Brasil gira na casa dos 27 bilhões de metros

cúbicos, tendo como referência a safra 2011/2012 (UNICA, 2013). No gráfico da

Figura 1.3, podemos observar a evolução da produção total de etanol no Brasil.

Figura 1.3: Produção de etanol no Brasil, em milhares de metros cúbicosFonte: Adaptado de UNICA, 2013 e MAPA, 2009

Um dos fatores que ajudou a alavancar esse crescimento foi a comerciali-

zação dos veículos com motores multicombustíveis, que são hoje a grande

maioria dos veículos produzidos no país, estes automóveis em conjunto com

o aumento das exportações de álcool e açúcar revitalizaram a produção de

cana-de-açúcar. Hoje, dependendo da época do ano e da região do país o

consumidor pode optar pelo que lhe é economicamente mais vantajoso em

termos de combustível.


Também devemos lembrar que o Brasil é o maior produtor de açúcar do mundo

e o segundo maior produtor de etanol e utiliza hoje menos de 1 % de sua

área apta para a agricultura na produção de cana-de-açúcar.

Com o zoneamento agroecológico da cana, publicado no ano de 2009 e

também com documento firmado entre governo federal, usinas e o setor

sindical do Compromisso Nacional para Aperfeiçoar as Condições de Tra-

balho na Cana-de-açúcar, chegamos a um novo patamar que demonstra a

preocupação com o ambiente e com os trabalhadores sem perder o foco dos

avanços almejados pelo setor sucroalcooleiro.

A diminuição nas emissões de GEE é outro ponto a ser abordado na produção

de etanol, principalmente tendo como base a cana-de-açúcar. O momento

para o bioetanol é muito propício, pois sabemos que as reservas de origens

fósseis são finitas, a produção de etanol com base na cana-de-açúcar ou outras

fontes, bem como a hidrólise de resíduos lignocelulósicos, representam uma

forma de produção de energia renovável.

Somada a isso, temos a preocupação de utilizar, apenas, áreas em expansão

que possam ser mecanizadas e sem queima, a exclusão de áreas com cobertura

vegetal nativa e dos biomas da Amazônia, Pantanal e na bacia do Alto Paraguai,

a diminuição da competição com áreas de produção de alimentos, além de

outras atitudes como a melhoria das condições de trabalho, o que torna o

bioetanol correto do ponto de vista ambiental, social, econômico e político.

Para pensarHoje são licenciados mais de 3 milhões de veículos ao ano, não está na hora

de discutirmos alternativas de transporte urbano?

Até quando as cidades suportarão esse aumento de veículos sem projetos de

mobilidade urbana?

ResumoNessa aula, estudamos aspectos históricos relacionados à produção de etanol.

Dentro desse contexto, apresentamos a criação do programa Proálcool e a

importância da utilização de combustíveis derivados de biomassa. A partir de

2003, houve a retomada da produção de etanol em função do surgimento de

veículos bicombustíveis. Outro aspecto importante foi a criação do zoneamento

agroecológico da cana-de-açúcar em 2009.

Para conhecer mais índices sobre cana-de-açúcar e álcool acesse o link: http://www.unicadata.com.br/historico-de-producao-e-moagem.php?idMn=31&tipoHistorico=2

http://www.bioetanoldecana.org

O Brasil fabrica o aviãoagrícola Ipanema na versão a álcool, apresentando uma série de vantagens sobre o modelo à gasolina! http://www.aeroneiva.com.br/pt-BR/Aeronave-Ipanema/Paginas/Inovadora-e-Eficiente.aspx


Atividades de aprendizagem1. Houve grande incentivo à produção de bioetanol no Brasil, a partir de

que momento:

a) Da assinatura do decreto nº 19.717 em 1931, fixando a utilização de no

mínimo 5% de álcool anidro à gasolina importada.

b) Da introdução no mercado automotivo de motores bicombustível (flex fuel).

c) Da criação do Proálcool (Programa Nacional do Álcool) em 1975.

d) Do zoneamento agroecológico da cana publicado no ano de 2009.

2. Marque V (verdadeiro) ou F (falso). Em relação ao Proálcool podemos

dizer que ele:

)( Estabelece a obrigatoriedade de venda de bioetanol hidratado nos postos.

)( Reduz os impostos (na venda de carros novos e no licenciamento anual)

para os veículos a bioetanol hidratado.

)( Estabelece a garantia de um preço ao consumidor para o bioetanol

hidratado pelo menos igual ao preço da gasolina.

)( Define níveis mínimos mais altos no teor de bioetanol anidro na gasolina,

que foram, progressivamente, elevados até atingirem 25 %.

3. Marque V (verdadeiro) ou F (falso). Em função do zoneamento agroeco-

lógico da cana podemos afirmar que:

)( Podem ser utilizados os biomas Amazônia e Pantanal para novas áreas

de implantação de cana.

)( Leva em consideração o risco climático, o potencial de produção agrícola

sustentável, a vulnerabilidade da terra e a legislação ambiental.

)( Tem como principal objetivo orientar as políticas públicas na expansão e

produção sustentável de cana no Brasil.


e-Tec Brasil

Objetivos

Identificar e compreender as fases da produção de cana-de-açúcar.

2.1 ApresentaçãoPara começarmos a falar de cadeia produtiva vamos ter, como base da produção

de bioetanol, a cana-de-açúcar e abordar o zoneamento agroecológico da

mesma para reconhecer as zonas de produção de matéria-prima para produção

do combustível em questão.

Em setembro de 2009, foi estabelecido o Zoneamento Agroecológico da

Cana-de-açúcar no Brasil (MANZATTO et al, 2009). O Governo Federal publicou

o Zoneamento Agroecológico da Cana-de-açúcar com o lema “Expandir

a produção, preservar a vida, garantir o futuro”. Esse documento traz sub-

sídios técnicos para a orientação de políticas públicas buscando a expansão

e produção sustentável de cana no Brasil, sendo este seu objetivo geral. Da

mesma forma leva em consideração o risco climático, o potencial de produção

agrícola sustentável, a vulnerabilidade da terra e a legislação ambiental.

Segundo o zoneamento, as estimativas mostram que o Brasil dispõe de algo

em torno de 64,8 milhões de hectares (ha) de áreas aptas à expansão do

cultivo de cana-de-açúcar, dos quais 19,3 milhões de ha são considerados

de alto potencial produtivo, 41,2 milhões de ha com médio potencial e 4,3

milhões de ha como de baixo potencial produtivo.

2.2 A cana-de-açúcarA cana-de-açúcar (Saccharum spp L.) é uma poaceae (gramínea) originária

do sudeste da Ásia, semiperene, com ciclo fotossintético C4, possui o sistema

radicular fasciculado. De acordo com a classificação das raízes, podemos ter

raízes subterrâneas, aéreas e aquáticas. A cana possui raiz subterrânea do tipo

fasciculada ou em cabeleira, onde não existe distinção de raízes principais,

elas se apresentam como numerosas raízes em feixes que se desenvolvem

da base do caule.

Aula 2 – Produção de cana-de-açúcar

Para conhecer o zoneamento agroecológico da cana-de-açúcar acesse:http://www.cnps.embrapa.br/zoneamento_cana_de_acucar/

e-Tec BrasilAula 2 - Produção de cana-de-açúcar 23

Figura 2.1: Brotação da planta de cana-de-açúcarFonte: http://www.sugarcanecrops.com/p

De acordo com o ciclo de vida (vegetativo e reprodutivo) das plantas, elas

podem ser: anuais (arroz, milho, soja, entre outros), bianuais (salsa), semiperenes

(cana-de-açúcar) e perenes.

Você sabia?A produção de biomassa, como resultado da reação de fotossíntese, depende

essencialmente da energia solar e da presença de água e dióxido de carbono

(CO2). Isto ocorre através de complexos ciclos biológicos (ciclos fotossintéticos)

em que a água e o CO2 se combinam para a formação de uma molécula de

glicose e seis moléculas de oxigênio:

• A fotossíntese é o processo através do qual as plantas, seres autotrófi -cos, transformam energia luminosa em energia química transformando

a água (H2O), dióxido de carbono (CO2) e minerais em compostos orgâ-

nicos e oxigênio (O2).

• Para a formação de 1 kg de açúcar, a planta precisa receber o corres-

ponde a 17,6 megajoules de energia solar, o que equivale a aproximada-

mente 0,5 litro de gasolina. Para que seja sintetizado 1 kg de glicose são

consumidos 0,6 kg de água e 1,4 kg de CO2, liberando para a atmosfera

1 kg de oxigênio. Essa água refere-se apenas a que está presente na

composição do açúcar.

Para saber como está o processo de produção de cana-de-açúcar

no Rio Grande do Sul acesse:http://www.youtube.com/

watch?v=vIW3bDza8d0


• Os biocombustíveis apresentam duas importantes vantagens:

– O seu uso permite reduzir a emissão de carbono para a atmosfera e,

além disso,

– a produção de biomassa é potencialmente favorecida, dentro de li-

mites e para algumas espécies, pela disponibilidade de dióxido de

carbono na atmosfera.

• Com relação à radiação solar, de acordo com o Atlas Solarimétrico Bra-

sileiro (BRASIL/ANEEL, 2013), uma área de um metro quadrado, situada

entre 10° e 15° de latitude sul, na Região Norte do Brasil, recebe, em

média, 18,0 MJ/dia, enquanto, para uma latitude entre 20° e 25°, na

Região Sul, essa mesma área recebe 16,6 MJ/dia, cerca de 8 % menos

energia. Além dos fatores básicos (luz, água e dióxido de carbono), ou-

tros requisitos relevantes para a produção de bioenergia são a fertilidade

do solo e a topografia.

• Os ciclos fotossintéticos de maior relevância no processo fotossintético são:

– O ciclo C3.

– O ciclo C4.

Em que a molécula do primeiro produto estável produzido apresenta, respec-

tivamente, três carbonos (ácido fosfoglicérico) ou quatro carbonos (produtos

como oxaloacetato, malato e aspartato).

• A maioria dos vegetais conhecidos utiliza o ciclo C3 (arroz, trigo, soja,

entre outros). Entretanto, em algumas gramíneas tropicais, como ca-

na-de-açúcar, cevada e sorgo, foi identificado o ciclo C4 (FERRI, 1985).

• Essa diferenciação é muito importante para o desenvolvimento de sis-

temas bioenergéticos, em razão da grande diferença de produtividade

entre os ciclos, em favor do ciclo C4, já que este apresenta elevada taxa

fotossintética de saturação (absorve mais energia solar), ausência de per-

das por fotorrespiração, alta eficiência na utilização da água, maior to-

lerância salina e responde melhor sob menores concentrações de CO2.

• Portanto, é possível afirmar que os vegetais com ciclo C4 são os mais

aptos à produção bioenergética.


2.3 SoloÉ muito dependente das condições químicas e físicas do solo até profundidades

de 80-100 cm. Prefere solos profundos, bem estruturados, bem arejados e

férteis e com boa retenção de umidade. Porém, desenvolve-se satisfatoriamente

em solos menos profundos e menos férteis. A parte aérea da planta, que

produz em torno de 35 toneladas de matéria seca por hectare, é composta

pelas pontas e folhas (que formam a palha) e pelos colmos (onde se armazena

a sacarose).

2.4 ClimaAdapta-se muito bem ao clima tropical, com temperatura média anual acima

dos 19ºC e com precipitações anuais, de preferência acima dos 1000 milíme-

tros, distribuídos ao longo do ano em um período chuvoso e um mais seco.

Durante a fase de crescimento vegetativo é preferencial o clima quente e

úmido, que estimula a germinação e o perfilhamento, já na fase de maturação

é interessante temperaturas mais frias e escassez de chuva, pois o acúmulo

do açúcar é maior quando o clima é seco com baixa umidade. Apresentando

variação de temperatura com noites frescas e dias com temperaturas mais

altas e muito pouca chuva durante o período de amadurecimento. Essas

condições favorecem o acúmulo alto de açúcar.

2.5 Preparo do soloO preparo do solo depende de cada produtor e região onde se encontra, porém,

como depende de um solo bem estruturado e arejado é importante que o

preparo do mesmo seja profundo. Como é uma cultura que fica estabelecida

em torno de seis anos, sofrendo com a mecanização, muitas vezes a terra fica

compactada requerendo subsolagem. No caso de nova implantação, após o

último corte, é necessário destruir a soqueira.

2.6 AdubaçãoA adubação e a calagem dependem de análise do solo e das condições da

cultura. Se a cultura está sendo implantada ou será feita adubação da soqueira.

Como veremos nas próximas unidades, grande parte dos resíduos da usina

são utilizados na adubação das plantações, sendo que para alguns nutrientes

os resíduos satisfazem toda a necessidade da cultura, sem que seja necessária

adubação química.

sacarose(ou açúcar de mesa)

É formada por uma molécula de glicose e uma de frutose e é produzida na planta através

da fotossíntese.

soqueiraRaízes e pedaços de caule que

sobram após o corte.

Para ver mais sobre adubação acesse:

http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/cana--de-acucar/arvore/CON-

TAG01_6_711200516715.html


2.7 PlantioA propagação da cana é assexuada, ou seja, não é utilizada semente e sim

uma parte de outra planta utilizada como matriz.

Figura 2.3: Plantação de cana-de-açúcarFonte: Instituto Agronômico de Campinas (IAC), 2010

Para a região centro-sul existem duas épocas de plantio: de janeiro a março (a

mais recomendada) e de setembro a outubro (em caso de necessidade). Em

regiões quentes o plantio pode ocorrer em qualquer época desde que exista

umidade sufi ciente no solo. O plantio é realizado em sulcos com distância

de aproximadamente 1,4 a 1,5 metros entre os mesmos, sendo colocadas

no fundo dos sulcos, as mudas que devem possuir três gemas por tolete,

estes retirados da cana-planta ou de primeira soca. Os toletes de plantio ou

colmo semente devem ter entre 10 a 12 meses e serem sadios. Até quase

um mês depois da brotação das gemas, a planta jovem retira seus nutrientes

das reservas presentes no tolete e utiliza, parcialmente, água e nutrientes

supridos pelas primeiras raízes.

Figura 2.4: Plantio manual da canaFonte: Fessel, 2008 (Cortesia UNICA – Foto Tadeu Fessel)

Para ver como é feito o plantio mecanizado acesse:http://www.youtube.com/watch?v=_7SpHuGvm4M

toletePedaço de colmo da cana-de-açúcar utilizado para propagação.

cana-plantaCana de primeiro ano.


2.8 CicloO ciclo da cana pode variar em função dos tratos culturais, do clima, da região e

das variedades utilizadas. Normalmente, a plantação é utilizada comercialmente

por seis anos de ciclo, onde acontecem cinco cortes. A cana-de-açúcar leva

de um ano a um ano e meio para ser cortada pela primeira vez (chamada

cana-planta), depois pode ser cortada uma vez por ano por até quatro vezes,

exigindo um bom manejo para manter a produtividade ou, até que a reforma

do canavial se torne mais interessante do que realizar um novo corte. A partir

daí, implanta-se um novo canavial. Normalmente a área que foi cultivada fica

alguns meses em descanso.

Para racionalizar a utilização da mão de obra e de máquinas e implementos,

bem como para manter a produção equilibrada ao longo das safras é neces-

sário fazer a divisão da área em talhões abrangendo as diferentes etapas

do ciclo (em função do número de cortes de cada ciclo), por exemplo, para

ciclos de cinco anos dividimos a área em cinco talhões e para ciclos de seis

anos dividimos em seis talhões (BRASIL/BNDES, 2008).

É evidente que, para produzir em escala comercial na agroindústria de cana, o

cultivo deve começar em torno de três anos antes para ocorrer multiplicação

de mudas e obter matéria-prima suficiente para manter a usina em funcio-

namento industrial. Deve-se levar em consideração que em torno de 8 % da

cana produzida é utilizada para a reforma do canavial (replantio). Baseado

nisso, entende-se porque a quantidade de cana processada na usina é sempre

inferior a quantidade de cana produzida no campo.

2.9 ProdutividadeA produtividade anual de colmo úmido varia de 50 toneladas por hectare a

pouco mais de 100 toneladas por hectare, ficando a média nacional em 70 t/ha.

Essas diferenças se dão em função da variabilidade genética, número de cortes,

tratos culturais e região do país. Na região Centro-Sul, onde se encontram a

maioria das usinas, os valores giram em torno de 80 t/ha, enquanto no estado

de São Paulo, maior produtor, esses índices estão na casa de 80 t/ha a 85 t/ha,

considerando ciclo de cinco cortes (BRASIL/MAPA, 2012).

talhõesNo exemplo, parcela de terra

utilizada para plantio de cana-de-açúcar.


2.10 ColheitaNa região Centro-Sul, a colheita é de abril a dezembro e no Nordeste é de

agosto a abril. Cerca de 70 % das áreas cultivadas do Brasil ainda utilizam a

queima antes do corte manual da cana inteira (Figura 2.4). Este método está

sendo substituído, gradativamente, pela colheita mecanizada da cana crua (sem

queima). Atualmente, o governo e os produtores fi rmaram acordos onde é

esperado que até 2020 toda a colheita seja mecanizada (BRASIL/BNDES, 2008).

Figura 2.5: Colheita manual com queima da canaFonte: Fessel, 2008 (Cortesia UNICA – Foto Tadeu Fessel)

Para determinar se a cana-de-açúcar encontra-se no ponto de maturação é

utilizado o refratômetro de campo, aparelho que fornece a porcentagem

de sólidos solúveis do caldo (chamado de brix), que está ligado ao teor de

sacarose da cana-de-açúcar.

A maturação da cana-de-açúcar ocorre da base do colmo para o ápice. A

planta que ainda não está fi siologicamente madura apresenta uma grande

diferença nos teores de sacarose entre os extremos de seus colmos.

Dessa forma, para estimar a maturação pelo refratômetro de campo calculamos

o Índice de Maturação (IM), que fornece a relação entre os dois pontos.

Para entender mais sobrecolheita mecanizada e suas vantagens acesse:http://www.youtube.com/watch?v=kgQcF_ammW4&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=wIWde-oYruQ

http://www.youtube.com/watch?v=bVZX5-kStn8&feature=related

refratômetro de campoAparelho ótico utilizado a campo para medir o índice de refração de uma substância translúcida. O uso maiscomum é para determinar a concentração de açúcar em uma solução (brix).

brixÉ uma escala numérica que mede a quantidadepercentual de sólidos solúveis contidos em uma solução de sacarose, inclui açúcares e não açúcares. É utilizada na indústria de alimentos para medir a quantidade aproximada de açúcar. Foi criada por Adolf Brix. Por exemplo, uma solução de 25°Bx tem 25 gramas do açúcar da sacarose em100 gramas de solução.

Para ler mais sobre maturação da cana-de-açúcar acesse:http://www.agencia.cnp-tia.embrapa.br/gestor/cana-de-acucar/arvore/CON-TAG01_90_22122006154841.html


Quadro 2.1: Equivalência do nível de maturação da cana com o índice de maturação

Nível de maturação Índice de maturação

Cana verde < 0,60

Cana em processo de maturação entre 0,60 e 0,85

Cana madura entre 0,85 e 1

Cana em processo de declínio de sacarose > 1

Fonte: Adaptado de EMBRAPA, 2010

Uma colheita apropriada deve ser feita buscando a cana no pico da maturidade

(ex.: evitar cortar a cana antes do tempo ou tarde demais, evitando perdas). A

poda na altura certa, para que as pontas imaturas sejam eliminadas, corte da

cana ao nível mais próximo ao solo, limpeza apropriada da cana para remover

impurezas, entrega rápida da cana colhida para a fábrica para evitar perdas

de sacarose, são práticas utilizadas para melhorar o rendimento industrial da

cana-de-açúcar.

A cana deve ser entregue e entrar em processamento no máximo em 72 horas

após a colheita, pois quanto menor o tempo de transporte e armazenagem

melhor será a qualidade da mesma. Via de regra, a cana não leva mais de 24

horas para chegar à usina.

A partir do carregamento e entrega da matéria-prima na agroindústria cana-

vieira, dá-se início o processo de industrialização, que ocorre na usina e será

abordado a seguir.

Para pensarCom o nível de tecnificação que temos hoje, aliado ao crescimento popu-

lacional é possível pensarmos em alimentação, transporte, lazer, trabalho,...

sem fontes de energia renováveis?

Quais as alternativas para substituir as fontes de energia por combustão,

principalmente de origem fóssil?

ResumoDurante esse capítulo, discutimos alguns aspectos relacionados ao cultivo da

cana-de-açúcar, buscando identificar e compreender suas fases de produção,

ciclo fotossintético, benefícios e desvantagens em relação à forma de colheita,

manual ou mecanizada. Também, abordamos o momento de colheita da cana,

entre outros tratos culturais.


Atividades de aprendizagem1. Marque V (verdadeiro) ou F (falso). Em relação à cana-de-açúcar pode-

mos dizer que:

)( É uma poaceae (gramínea) com sistema radicular fasciculado, com ciclo

semiperene.

)( Pode ser cortada por até dez vezes apresentando excelente produtividade.

)( Adapta-se muito bem a todos os tipos de clima.

)( Tem propagação assexuada por toletes.

)( A maturação da cana ocorre da base do colmo para o ápice.

2. Qual o tipo de ciclo fotossintético da cana-de-açúcar?

3. Qual a principal diferença entre os ciclos fotossintéticos abordados, que

caracteriza uma planta como do ciclo C3 ou do ciclo C4?

4. Quais as principais vantagens apresentadas pelas plantas de um ciclo (C3

ou C4) em relação ao outro?

5. Cite três práticas utilizadas para melhorar o rendimento industrial da

cana-de-açúcar.


e-Tec Brasil

Aula 3 – Produção de etanol de cana-de-açucar

Objetivos

Determinar as diferentes etapas da produção de bioetanol.

3.1 ApresentaçãoVimos anteriormente as etapas para produção de cana-de-açúcar. A partir desse

momento, veremos a parte industrial do processamento da cana. No Brasil,

o transporte da cana é predominantemente rodoviário, com o emprego de

caminhões que carregam cana inteira, quando a mesma provém da colheita

manual, ou picada em toletes de 20 cm a 25 cm proveniente da colheita mecâ-

nica. Os caminhões são pesados antes e após o descarregamento, obtendo-se

o peso real da cana pela diferença entre as duas medidas. Algumas cargas são

aleatoriamente selecionadas e amostradas, para determinação em laboratório,

do teor de sacarose na matéria-prima.

O objetivo da pesagem é possibilitar o controle agrícola, o pagamento do

transporte, o controle de moagem, o cálculo do rendimento industrial e,

juntamente com o teor de sacarose na cana, efetuar o pagamento da mesma.

A cana estocada em pátio é normalmente descarregada nas mesas alimen-

tadoras por tratores com rastelos, enquanto a cana estocada no barracão é

descarregada nas mesas, através de pontes rolantes, equipadas com garras

hidráulicas. Prevendo eventuais falhas no sistema de transporte e a interrupção

do mesmo durante o período da noite, procura-se manter certa quantidade

de cana em estoque em barracões cobertos ou em pátios abertos, sendo esta

prática pouco utilizada atualmente.

A cana estocada deve ser renovada em curtos espaços de tempo, visando à

redução de perdas de açúcar por decomposição bacteriológica. A cana picada,

que não deve ser estocada, é descarregada diretamente nas esteiras.

O descarregamento direto pode ser feito com o uso de pontes rolantes equipadas

com garras hidráulicas, guindastes do tipo hillo e, no caso de cana picada,

através de um tombador hidráulico para basculamento lateral dos caminhões.

É muito importante que as mídias integradas sejam acessadas. Elas trazem informações essenciais para o aprendizado. Não deixe de acessar! Para ver mais sobre transporte da cana acesse:http://www.youtube.com/watch?v=gSV3bCLu-84

http://www.youtube.com/watch?v=aov2a0Ga05A&NR=1

Para ver mais sobredescarregamento da cana acesse:http://www.youtube.com/watch?v=qY93ZnnCcZI&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=8wx6wrCf8D0&feature=related

http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/cana-de-acucar/arvore/TAG01_101_22122006154841.html

e-Tec BrasilAula 3 - Produção de etanol de cana-de-açucar 33

3.2 Preparando a cana, extraindo o caldo e dando destino ao bagaçoChegando à usina, a cana inteira é lavada nas mesas alimentadoras para retirar

as impurezas provenientes da lavoura e vai para os picadores e desfi bradores,

antes de ir para a extração do caldo. A cana proveniente de colheita mecani-

zada não passa por esse processo de lavagem, vai para o sistema de preparo

(picador e desfi brador) e extração do caldo, que é feito através de moendas

(Figura 3.1, realiza a extração do caldo por pressão de rolos), montadas em

conjuntos com quatro a sete ternos (conjunto de três rolos de esmagamento).

Ainda, antes de extrair o caldo, a massa de cana desfi brada passa por um

eletroímã para retirada de possíveis materiais metálicos que tenham fi cado

misturados a ela.

Antes de chegar às moendas, como visto anteriormente, a cana é picada e

desfi brada e, em um conjunto de rolos, o caldo é separado da fi bra, gerando o

bagaço, que é enviado para ser queimado para gerar outras formas de energia.

A primeira prensagem é a que retira a maior quantidade de caldo, sendo o

mesmo chamado de caldo primário. A partir da segunda prensagem, adiciona-se

água, num processo chamado de embebição, para retirar os açúcares que

ainda estão nas fi bras da cana, podendo extrair, durante este processo, cerca

de 96 % do açúcar.

Figura 3.1: Moenda para moagem de canaFonte: http://www.brumazi.com.br/images/moenda_difusor.gif

A embebição pode ser de três tipos: simples (colocação de água sobre o bagaço

após cada moenda), composta e com recirculação (quando o bagacilho é

peneirado e retorna para a 1ª moenda). O método mais utilizado é a embebição

composta, que consiste em colocar água entre os dois últimos ternos e fazer

retornar o caldo deste terno para o terno anterior, sucessivamente, até voltar

bagacilhoFragmento de cana ou

bagaço.


ao segundo terno, retirando os açúcares por lixiviação; o caldo resultante da

embebição é o denominado caldo misto.

Novas usinas têm adotado a retirada da sacarose por difusão, que consiste em

fazer sucessivas lavagens com água quente (90°C) na cana picada e desfibrada,

retirando por lixiviação até 98 % dos açúcares, passando posteriormente por

um rolo de secagem de onde sai o bagaço que vai para ser queimado nas

caldeiras.

A partir deste ponto, o caldo pode ser usado para produzir etanol ou açúcar.

O destino dado ao bagaço que sai da moenda, com muito pouco açúcar e

com umidade de 50 %, é o transporte para as caldeiras, onde é queimado

para gerar vapor, que se destina a todas as necessidades que envolvem o

acionamento das máquinas pesadas, geração de energia elétrica e o processo

de fabricação de açúcar e álcool. O bagaço é muito importante na unidade

industrial, porque é o combustível para todo o processo produtivo. Parte do

vapor gerado é enviado aos turbo geradores que produzirão energia elétrica

suficiente para movimentar todos os acionamentos elétricos e a iluminação.

O bagaço é o resíduo fibroso resultante da moagem de cana e contém ao

redor de 48 % a 52 % de umidade, 2 % a 3 % de sólidos solúveis (brix) e 46 %

a 48 % de sólidos insolúveis (fibra). Para cada tonelada de cana processada

resultam ao redor de 280 kg de bagaço. Esse valor é obtido pelo princípio

da tecnologia sucroalcooleira de que toda a fibra que entra com a cana na

moenda ou difusor é igual à quantidade de fibra que sai com o bagaço.

Com o apagão em 2001, a crise de energia elétrica no Brasil, e com o setor

elétrico num processo de privatização, o valor da energia elétrica possibilitou

investimentos das usinas em caldeiras de alta pressão e processos produtivos

mais eficientes. Dessa forma, a geração adicional de energia elétrica e sua

comercialização com outras empresas consumidoras passaram a ser realidade.

Assim, usinas que comercializavam bagaço no mercado, passaram a consumi-lo

internamente, visando a aumentar a exportação de energia elétrica, de forma

significativamente mais rentável que a simples comercialização do bagaço.

Assim, a biomassa passou a ter um valor significativamente mais alto para

estas usinas do que o simples preço de mercado do bagaço.

Para a produção de açúcar branco, durante o tratamento químico ocorre a sulfitação, que é a absorção do SO2 (anidrido sulfuroso), pelo caldo, baixando o seu pH original a 4,0 - 4,5.A sulfitação é realizada normalmente em uma coluna de absorção que possui, em seu interior, pratos perfurados.O caldo é bombeado na parte superior de uma torre e desce por gravidade através dos pratos em contracorrente com o SO2 gasoso, aspirado por um exaustor ou ejetor instalado no topo da coluna.Devido à grande solubilidade do SO2 na água, pode se obter uma absorção de até 99,5 % com este equipamento. Além da limpeza das impurezas, este tratamento tem a finalidade de diminuir a viscosidade do caldo.

Saiba mais sobre tratamento do caldo em:http://www.agencia.cnp-tia.embrapa.br/gestor/cana-de-acucar/arvore/CON-TAG01_104_22122006154841.html


3.3 Tratando o caldo para produzir etanolComo já visto, parte do caldo pode ser utilizado para produção de açúcar,

outra parte vai para tratamento específico para fabricação de álcool.

O primeiro tratamento do caldo visa a eliminar o máximo de impurezas inso-

lúveis como bagacilho, areia, entre outras impurezas. A primeira etapa da

retirada das impurezas acontece em peneiras fixas com orifícios de 0,5 mm

a 2 mm, chamadas de cush-cush, que vão retirar o bagacilho em suspensão.

O material retido retorna para moenda.

O caldo que passou pelas peneiras passa pelos hidro ciclones, que se baseiam

na força centrífuga para realizar a separação de areia e argila do caldo, tem

eficiência de até 90 %.

Em uma segunda etapa, ocorre o tratamento químico para retirar impurezas

menores, este tratamento visa à coagulação, floculação e consequente pre-

cipitação dessas impurezas. A temperatura do caldo misto que chega para a

caleação é de 65°C.

A elevação do pH se dá pela adição de leite de cal, Ca(OH)2, que vai elevar

o pH para valores entre 6,8 e 7,2, e tem por finalidade eliminar corantes do

caldo, neutralizar ácidos orgânicos e formar sulfito e fosfato de cálcio, que

por sedimentação carregam as impurezas presentes no caldo. São gastos

entre 500 g e 1000 g de cal virgem (CaO) por tonelada de cana, que quando

queimada gera o leite de cal.

Após a elevação do pH, o caldo é aquecido a 105°C por trocadores de calor

por onde passa vapor de água produzido com a queima do bagaço nas

caldeiras. Este aquecimento tem a finalidade de acelerar processos químicos

(emulsificação de graxas e ceras), aumentar a eficiência da decantação (por

causar a aceleração e facilitação da coagulação e floculação de coloides e

não-açúcares proteicos), além de possibilitar a degasagem (retirada de ar)

do caldo.

3.4 Decantando o caldoA decantação é o processo contínuo de retirada das impurezas floculadas nos

processos anteriores e ocorre por meio de sedimentação, realizado por um

equipamento denominado decantador (Figuras 3.2 e 3.3) ou clarificador que

possui bandejas sucessivas para aumentar a área de decantação.

cal virgemA queima da cal virgem é a

hidratação (colocação de água) da cal virgem em pó.


Após a decantação, temos o caldo decantado ou caldo clarifi cado que é

retirado da parte superior de cada compartimento do decantador e irá para a

pré-evaporação e as impurezas sedimentadas (lodo) vão para novo tratamento.

Figura 3.2: Decantador do caldo de canaFonte:http://www.brumazi.com.br/area_atuacao_preparo/aa-area-atuacao-preparo-caldo-decantador-caldo2.php

Figura 3.3: Exemplo de outro decantadorFonte: http://www.acmavmontagens.com.br/img/montagensindustriais/24foto.jpg

3.5 Filtrando o material sedimentadoO lodo sedimentado no processo anterior é enviado para fi ltros rotativos a

vácuo (Figura 3.4) e de um fi ltro prensa, de onde é retirado o caldo fi ltrado.


Normalmente é adicionada uma pequena quantidade de bagacilho nessa

etapa para facilitar a filtração, uma vez que o lodo é gelatinoso. O caldo

filtrado retorna ao processo na etapa de caleação para retirada dos açúcares

nele contidos, através da fermentação. O lodo filtrado, agora denominado

torta de filtro, tem como destino final a lavoura, onde servirá de adubo,

fertilizando o solo.

Figura 3.4: Filtro a vácuoFonte: http://portuguese.alibaba.com/product-gs/rotary-vacuumfilter- 206544444.html

3.6 Concentrando o caldoO evaporador é um equipamento que trabalha de forma contínua, com o

objetivo de eliminar o excesso de água contido no caldo elevando a concen-

tração do mesmo. Na pré-evaporação o caldo é aquecido a 115ºC, evapora

água e normalmente apresenta concentração superior a 15°Brix. As vantagens

desse aquecimento são: favorecer o processo de fermentação e eliminar as

bactérias e outros microrganismos que concorreriam com a levedura durante

a fermentação.

O evaporador é formado por um conjunto de caixas, em série, gerando um

aumento de concentração da primeira para a última, elevando a concentração

inicial do caldo de algo em torno de 15°brix para uma faixa entre 55° e 65°brix

(percentual de sólidos solúveis presentes no caldo), neste último caso é usado

armazenamento dando origem ao chamado xarope.

É importante que a elevação na concentração não ocasione cristalização do

xarope, utilizado para a fabricação de açúcar. Do processo de fabricação de

açúcar, após a centrifugação e cozimento do caldo, sobra o melaço ou mel final, que por conter elevados níveis de açúcar é utilizado, principalmente,

para fabricação de etanol.

Para ver o filtro em funcionamento acesse:

http://www.youtube.com/watch?v=stmcTY8WgNU

Para ver mais sobre tratamento do caldo acesse:

http://www.agencia.cnp-tia.embrapa.br/gestor/

cana-de-acucar/arvore/CON-TAG01_104_22122006154841.

html


3.7 Preparando o mostoO mosto, que será fermentado, é o material previamente preparado que deve ter

sua concentração ajustada a aproximadamente 15°brix para facilitar a fermen-

tação, sendo eventualmente misturado ao melaço (proveniente da fabricação

do açúcar). Qualquer acerto no brix pode ser feito com adição de água.

Para que o desenvolvimento das leveduras seja favorecido, o pH deve estar

entre 4,5 e 5,0. As leveduras desempenham melhor sua atividade à temperatura

de 32 a 34ºC. Dessa forma, o caldo deve ser resfriado a aproximadamente

30ºC em trocadores de calor, com placas com água em contracorrente sendo

enviado para as dornas de fermentação.

3.8 Preparando o fermento e a fermentaçãoA levedura utilizada na fermentação alcoólica do mosto é a Saccharomyces cereviseae. A principal característica do processo de fermentação mais utilizado

no Brasil (Melle-Boinot) é a recuperação da levedura por meio de centrifugação

do vinho. São estes microrganismos que farão a fermentação alcoólica.

A recuperação da levedura tem como finalidade reutilizar a mesma em novo

processo fermentativo; para isso ela sofre tratamento com diluição em água

e aplicação de ácido sulfúrico, reduzindo o pH para 2,5 ou até menos em

caso de infecção bacteriana (BRASIL/BNDES, 2008).

O pé-de-cuba ou fermento é o inoculo inicial do processo fermentativo

e deve estar presente em quantidade adequada que permita uma rápida

transformação dos açúcares em álcool gerando grande liberação de gás

carbônico. Durante esse processo, ocorre grande geração de calor, sendo

que deve ocorrer resfriamento, pois as leveduras trabalham bem entre 32 e

34°C. Outra característica deste momento da fermentação é o aumento da

acidez do mosto.

A fermentação pode ser contínua ou descontínua e ocorrem em tanques

fechados ou abertos chamados dornas de fermentação. No caso de dornas

fechadas procede-se a recuperação de álcool arrastado pelo gás carbônico

através da lavagem dos gases para absorção do álcool à água. O tempo de

fermentação gira em torno de 8 a 12 horas.

vinhoLíquido com determinada concentração de álcool, resultante do processo fermentativo, caldofermentado.

pé-de-cuba ou inóculoDenominação dada a suspensão de microrganismos de concentração adequada para ser usada na fermentação do mosto.


Ao final da fermentação ocorre uma diminuição da ação das leveduras por

falta de matéria-prima para seu desenvolvimento com consequente diminuição

na temperatura.

Os açúcares são transformados em álcool por ação das leveduras, segundo

a reação de Gay-Lussac:

Onde:

Como já visto, durante esta reação, teremos grande liberação de gás carbônico,

e elevação de temperatura com consequente formação de produtos secundários

como: álcoois superiores, glicerol, aldeídos, entre outros.

3.9 Centrifugando o vinho e tratando fermentoO teor de álcool presente no final da fermentação, ao agora denominado

vinho fermentado, fica em torno de 7 a 10 % ou 7 a 10°GL. A recuperação

do fermento se dá pela centrifugação do vinho, este fermento concentrado

é denominado de leite de levedura. Após este processo o vinho sem levedura

é enviado para a fase de destilação (Figura 3.5).

Após o processo de fermentação e separação do fermento do vinho, o fer-

mento concentrado a aproximadamente 60 % é diluído a 25 % com adição

de água. Como visto anteriormente, o pH deve ser ajustado adicionando-se

ácido sulfúrico que também tem efeito desfloculante e bacteriostático.

Para saber mais sobre fermentação acesse:

http://www.agencia.cnp-tia.embrapa.br/gestor/

cana-de-acucar/arvore/CON-TAG01_105_22122006154841.

html

Para saber mais sobre Gay-Lussac acesse:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Louis_Joseph_Gay-Lussac

°GLRefere-se ao percentual em

volume, ou seja, álcool 96°GL significa que existe 96 % de

álcool e 4 % de água.


Esta forma de tratamento é continuada e leva aproximadamente uma hora.

A levedura tratada volta ao primeiro estágio para começar um novo ciclo

fermentativo.

Figura 3.5: Tanques de fermentação e colunas de destilaçãoFonte: Fessel, 2008 (Cortesia UNICA – Foto Tadeu Fessel)

3.10 DestilaçãoO vinho, produto resultante da fermentação do mosto, possui de 7 a 10°GL

(% em volume) de álcool, bem como, outros produtos de natureza líquida,

sólida e gasosa. O vinho apresenta de 89 % a 93 % de água, álcoois superiores,

furfural, glicerol, aldeído acético, ácidos succínico e acético entre outros. Já

os sólidos são representados por bagacilhos, leveduras e bactérias, açúcares

não-fermentescíveis, sais minerais, matérias albuminóides e outros, e os gasosos,

principalmente pelo CO2 e SO2.

O álcool é recuperado por destilação. Da destilação do vinho resulta um

subproduto importante, a vinhaça. Durante o processo de destilação existem

diferentes pontos de ebulição para separar as várias substâncias voláteis

presentes. A vinhaça, rica em água, matéria orgânica, nitrogênio, potássio e

fósforo, é utilizada na lavoura para irrigação da cana, na chamada fertirrigação.


Figura 3.6: Colunas de destilaçãoFonte: http://www.vlc.com.br/coluna_de_destilacao.php

A destilação acontece em várias colunas (Figura 3.6). A primeira operação de

destilação é a depuração ou purifi cação do vinho que entra com 7 a 10°GL,

onde algumas impurezas, como ésteres a aldeídos, são retiradas.

Numa segunda etapa, o vinho depurado sofre nova destilação, de onde são

obtidas duas porções. Uma delas é a vinhaça, já explicada anteriormente, a outra

é o fl egma, mistura de água e álcool com impurezas. A vinhaça resultante da

produção de bioetanol é da ordem de 10 a 13 litros para cada litro de etanol

produzido. A vinhaça não deve ter graduação alcoólica superior a 0,03°GL.

Nesta etapa, o álcool retirado é o chamado álcool de segunda, com uma

graduação alcoólica de 92°GL, que passa por nova destilação para atingir

96°GL e ser purifi cado, tendo as impurezas retiradas. Ainda durante esta etapa,

na coluna de retifi cação, é retirado o óleo fúsel, na proporção aproximada de

5 a 12 litros para cada 1000 litros de álcool produzido. Resfria-se, lava-se e

decanta-se o óleo fúsel para armazenagem e comercialização.

O etanol hidratado pode ser estocado para comercialização ou sofrer o processo

de desidratação.


Fique por dentro!

Álcool hidratado – conforme a finalidade que se destina, tem-se basicamente

três tipos de álcool hidratado: Álcool Neutro, Álcool Industrial e Álcool de

Baixa Qualidade – incluindo-se neste último tipo, o álcool hidratado destinado

a uso como combustível.

Álcool neutro – é o de melhor qualidade, mais puro, sendo próprio para

qualquer aplicação que envolve o consumo humano ou veterinário. É virtual-

mente isento de qualquer impureza e seu nome “neutro” deriva do fato de

que tem odor típico de álcool e é diferente de um álcool que contenha traços

de alguma impureza. Mesmo assim, dependendo da aplicação, pode tolerar

a presença de traços de alguma impureza menos agressiva, principalmente

se não utilizado em produtos de consumo humano interno.

Álcool industrial – tem uso em uma grande quantidade de produtos indus-

triais que não seja para a fabricação de produtos que envolvam o consumo

humano. Sua qualidade depende da necessidade específica de cada aplicação,

mas em geral é requerida a graduação alcoólica mínima de 96,0°GL, e teores

relativamente baixos de impurezas.

Álcool de baixa qualidade – é um álcool menos elaborado, em geral pro-

duzido em colunas que não visam à extração das impurezas citadas e tem

aplicação geral menos nobre e, principalmente, como combustível; depen-

dendo da legislação, deve ser desnaturado. Um álcool de baixa qualidade,

que não tenha recebido qualquer outro produto, pode também ser utilizado

como matéria-prima para a fabricação de álcool neutro. Os parâmetros de

especificação em geral, limitam-se ao grau alcoólico, acidez e condutividade.

Álcool anidro – é o álcool cuja aplicação não tolera a presença significativa

de água. O álcool anidro é utilizado em aplicações industriais como reativo,

solvente, na fabricação de aerossóis (inseticidas, repelentes de insetos, deso-

dorantes de ambientes, fungicidas, etc.). Também aplicações de álcool neutro,

como em aerossóis, podem requerer a necessidade de desidratá-lo, sendo,

neste caso, indicado ser produzido, através da técnica da peneira molecular,

que não incorpora nenhuma outra substância residual. A aplicação mais gene-

ralizada do álcool anidro é como combustível, na forma de aditivo a gasolina,

principalmente, melhorando a combustão, pelo aumento da octanagem e

pela presença de oxigênio na molécula do álcool, reduzindo a liberação de

monóxido de carbono. Fonte: Adaptado de Zarpelon, 2008


3.11 Desidratando o etanolNessa etapa é produzido o álcool anidro, que é o etanol desidratado com

aproximadamente 99,7°GL. O etanol hidratado, resultante dos processos de

destilação e retificação, é uma mistura de álcool e água de aproximadamente

96°GL. Isto ocorre devido à formação de uma mistura azeotrópica, fenômeno

físico no qual os componentes não são separados pelo processo simples de

destilação, ou seja, os vapores produzidos pelas misturas azeotrópicas têm a

mesma composição da mistura original.

3.11.1 Destilação azeotrópica com ciclohexanoEsta é a tecnologia mais utilizada no Brasil. Este processo utiliza uma coluna

de desidratação, sendo o ciclohexano colocado no topo da coluna e o etanol

anidro retirado no fundo da coluna, onde é condensado e encaminhado para

armazenamento. Neste processo, o ciclohexano forma com o álcool e a água

uma mistura ternária (azeótropo) com um ponto de ebulição de 63ºC, inferior

ao ponto de ebulição do álcool anidro que fica em torno de 78°C.

Esta mistura irá se separar em duas fases, sendo a fase inferior, mais rica

em água, enviada para uma outra coluna onde ocorre a recuperação do

ciclohexano, que retorna ao processo de desidratação.

3.11.2 Destilação extrativa com monoetilenoglicolSimilar à destilação azeotrópica com ciclohexano, esta também utiliza uma

coluna de desidratação onde o monoetilenoglicol (MEG) é colocado no topo

da coluna e o álcool que será desidratado é colocado a um terço abaixo do

topo da coluna. Ao contrário do processo anterior, o MEG absorve a água e

arrasta a mesma para o fundo da coluna e os vapores de etanol anidro saem

pelo topo da coluna, sendo o mesmo condensado e armazenado nos tanques.

A mistura contendo água, MEG e uma pequena quantidade de álcool, é

enviada para uma coluna de recuperação do MEG, o qual retorna ao processo

de desidratação. Como o MEG concentra as impurezas retiradas do álcool e

se torna mais corrosivo, é necessária a sua purificação pela passagem através

de uma coluna de resinas de troca iônica, que retém os sais e reduz a acidez.

3.11.3 Desidratação através de peneira molecularO álcool a ser desidratado é inicialmente vaporizado e superaquecido antes de ser

enviado para as colunas de desidratação, que contém em seu interior um material

constituído basicamente por hidrosilicato de alumínio contendo microporos,

denominado zeolita, mais popularmente conhecido como peneira molecular.


Esta rede de microporos retira a água por adsorção e permite a passagem dos

vapores de álcool que são condensados na forma de bioetanol anidro.

Periodicamente, é realizada a regeneração da zeolita pela passagem sob vácuo

de vapores alcoólicos que são posteriormente destilados para recuperação

do álcool neles contido. Este processo, apesar de ter o custo mais elevado,

permite a produção de etanol anidro livre de contaminantes, o que é de

extrema importância face as exigências dos mercados consumidores (BRASIL/

BNDES, 2008). Da mesma forma, é a alternativa recomendada do ponto de

vista da saúde do trabalhador (BRASIL/MTE, 2001).

3.12 Armazenando o etanolPor intermédio de medidores de vazão ou até mesmo por meio de tanques

de capacidade conhecida, o etanol produzido é quantificado, antes de ser

armazenado em tanques de grande capacidade, normalmente denominados

parque de tanques, de onde o etanol será transportado para o consumidor final.

Figura 3.7: Fluxograma da produção de etanol e açúcarFonte: CTISM, adaptado de BRASIL/BNDES, 2008


De forma resumida as etapas de fabricação do etanol são:

• Lavagem da cana inteira.

• Preparo da cana.

• Extração do caldo por moagem ou difusão.

• Tratamento do caldo para produção de álcool.

• Fermentação do caldo.

• Destilação.

• Retificação.

• Desidratação.

Já as etapas para produção de açúcar são:

• Lavagem da cana inteira.

• Preparo da cana.

• Extração do caldo por moagem ou difusão.

• Purificação do caldo por peneiragem e clarificação.

• Evaporação do caldo.

• Cozimento.

• Cristalização da sacarose.

• Centrifugação: separação entre cristais e massa cozida.

• Secagem e estocagem do açúcar.


Para refletirMuitas pessoas questionam e põem em dúvida os benefícios do uso do etanol

para o meio ambiente, quando comparado aos combustíveis fósseis ou até

mesmo sem esta comparação. Nós, o povo brasileiro, fazemos a nossa parte?

Será que nossas agressões e nosso descaso do dia-a-dia com o meio ambiente

não são mais nocivos?

ResumoNesse capítulo, abordamos a produção de bioetanol com base em cana-de-açú-

car, desde o recebimento da cana, seu preparo, bem como a extração do

caldo, o tratamento do caldo, o preparo para o processo de fermentação e

destilação. Vimos também a diferença entre etanol hidratado e etanol anidro.

Atividades de aprendizagem1. Qual o objetivo da pesagem e da determinação do teor de sacarose no

recebimento da cana-de-açúcar?

2. Qual a diferença no recebimento da cana inteira em relação a cana pro-

veniente de colheita mecanizada?

3. Qual o nome dado ao lodo filtrado e onde o mesmo é utilizado?

4. Qual microrganismo utilizado na fermentação alcoólica e qual seu nome?

5. Marque V (verdadeiro) ou F (falso). Em relação ao uso do leite de cal pode

afirmar que ele tem a finalidade de:

)( Prender os bagacilhos nas peneiras.

)( Elevar o pH do caldo misto.

)( Neutralizar ácidos orgânicos.

)( Deixar o caldo menos viscoso.

)( Eliminar corantes do caldo.


6. As fórmulas da sacarose, glicose e etanol, respectivamente, são:

a) H2O C12H22O11 C6H12O6

b) CH3CH2OH CO2 CH3OH

c) C6H12O6 CH3OH C12H22O11

d) C12H22O11 C6H12O6 CH3CH2OH

7. A forma de desidratação do etanol mais utilizada no Brasil é:

a) Através de peneira molecular.

b) Por filtragens sucessivas.

c) Azeotrópica com ciclohexano.

d) Extrativa com monoetilenoglicol.


e-Tec Brasil

Aula 4 – Coprodutos do bioetanol de cana-de-açúcar

Objetivos

Identificar os coprodutos de bioetanol e suas aplicações.

4.1 ApresentaçãoA indústria da cana-de-açúcar gera diversos produtos que agregam valor

econômico ao processo de produção de etanol. O principal desses produtos,

do ponto de vista de produção de etanol, é o açúcar que originalmente é o

principal produto de extração da indústria da cana-de-açúcar.

Também podemos citar a produção de energia elétrica que vem sendo incre-

mentada para venda de excedentes para a rede pública, podendo em um

futuro próximo, gerar energia suficiente para sustentar alguns países.

Além da bioeletricidade (gerada pelo bagaço) e do açúcar, que aqui é tratado como subproduto do bioetanol, existe um grande número de produtos

gerados a partir da cana-de-açúcar. Os subprodutos tradicionais são a cachaça,

o rum, o melaço, a torta de filtro, a vinhaça e a levedura.

4.2 AçúcarO açúcar, introduzido no mundo ocidental pelos árabes e constituído essencial-

mente de sacarose, há alguns séculos chegou a valer tanto quanto o ouro, pois

era muito apreciado e fazia parte da dieta básica da burguesia daquela época,

sua produção na Europa era limitada principalmente por fatores climáticos.

Missões, partindo da Europa buscavam, entre outras coisas, locais próprios

para cultivo da cana e a consequente produção de açúcar. Portugal começou a

produzir açúcar de cana em suas colônias do Atlântico. Após o descobrimento

das Américas e com o aumento da produção, o mesmo passou a ser acessível

a todas as camadas da sociedade.

O Brasil, no seu passado, teve no açúcar a sua principal riqueza. Porém, apesar

de hoje não ser a sua principal fonte geradora de recursos financeiros, o Brasil

e-Tec BrasilAula 4 - Coprodutos do bioetanol de cana-de-açúcar 49

detém a marca de maior produtor e exportador de açúcar do mundo, como

podemos ver a seguir.

O Quadro 4.1 tem como referencial a produção e exportação de açúcar em

milhões de toneladas e o consumo per capita em quilogramas.

Quadro 4.1: Principais produtores e exportadores e seu consumo per capita de açúcar no ano de 2011/12

Produtores Produção Exportação* Consumo per capita

Brasil 39.014 27.590 (1) 61

Índia 27.837 2.910 (4) 19

União Europeia 18.549 2.174 (5) 35

China 12.184 - 10

Tailândia 11.347 8.520 (2) 38

Estados Unidos 7.257 - 30

México 5.467 1.000 (8) 34

Comunidades do sul da África 5.435 1.960 (6) 13

Austrália 5.167 3.061 (3) 49

Paquistão 5.109 - 21

*Posição como exportadores

Fonte: Adaptado de Illovo Sugar, 2011-2012

Atualmente, mais de 100 países produzem açúcar, sendo que destes mais

de 80 % produzem açúcar de cana, enquanto os demais, na sua maioria,

produzem de beterraba sacarina.

Do total de açúcar produzido no mundo, cerca de 70 % é consumido nos

países de origem, ou seja, uma parcela muito pequena do açúcar produzido

é comercializada (ILLOVO, 2013).

Devemos destacar que o volume de açúcar exportado pelo Brasil é bem

superior à produção do segundo maior produtor de açúcar do mundo. O

crescimento no consumo de açúcar tem ocorrido, principalmente, em países

em desenvolvimento.

Com a mudança de comportamento dos consumidores, novos produtos

começam a receber atenção diferenciada, um exemplo disso são o açúcar e o

álcool orgânicos. São produtos considerados saudáveis que vem abrindo um

bom mercado para a indústria canavieira e com alto valor agregado.

O selo de certificação dá confiabilidade a um produto orgânico: é a garantia

de que ele foi produzido conforme os padrões de manejo e qualidade mun-


dialmente exigidos para os orgânicos. Ele só é concedido para processos de

produção que não utilizem quaisquer defensivos químicos, fertilizantes minerais,

industrializados ou Organismos Geneticamente Modificados (OGMs). Além

disso, tais processos devem promover o equilíbrio ecológico nos campos de

cultivo, e a empresa deve exercer impacto social e econômico positivos sobre

a comunidade em que atua.

A Usina São Francisco foi a primeira no Brasil a receber uma certificação

internacional, em 1997. Desde então, foram obtidas outras certificações,

em conformidade com as normas da União Europeia, dos EUA e do Japão,

por respeitadas e rigorosas agências certificadoras, o que abriu o mercado

de diversos países. Atualmente, os produtos Native têm os selos do Instituto

Biodinâmico (IBD Certificações), e da ECOCERT, renomada certificadora Europeia

em atividade no Brasil. Ambas fiscalizam e certificam produtos orgânicos de

acordo com normas internacionais. A Native também é certificada pela ICS/

Japan, em conformidade aos padrões japoneses de produção orgânica.

A certificação de uma produção vegetal, animal ou industrial indica que foram

realizados os seguintes trabalhos:

a) Visitas periódicas de um inspetor no local de produção.

b) Avaliação do relatório de inspeção por um conselho formado por agri-

cultores, processadores, acadêmicos, técnicos e representantes de con-

sumidores.

c) Análise residual para verificar o nível de pureza do produto.

d) Aprovação da unidade de produção, segundo padrões de qualidade orgâ-

nica ou biodinâmica. Atualmente, a Usina São Francisco cultiva organica-

mente 7.500 hectares de terras com cana-de-açúcar. Para complementar

as necessidades de matéria-prima orgânica da Usina, 7.500 hectares de

onze fazendas localizadas na Usina Santo Antônio, foram convertidos

e certificados. Os atuais 15.000 hectares de canaviais certificados são

industrializados organicamente pela Usina São Francisco.

Como componente relevante da produção orgânica, a proteção a biodiver-

sidade da flora e da fauna tem acontecido com bons resultados. Houve um

significativo esforço para formação e recuperação de florestas com espécies

nativas e, em comparação com outras propriedades agrícolas da mesma


região, a Usina São Francisco apresenta até seis vezes mais espécies de aves

e uma boa variedade de mamíferos, inclusive carnívoros, como a onça-parda

e o lobo-guará, segundo informações do Inventário da Fauna realizado na

região (NATIVE).

4.3 BagaçoEm torno de um terço da energia solar absorvida pela cana é fixada na forma

de açúcar, os outros dois terços formam a fibra vegetal, composta de celulose,

hemicelulose e lignina, que formam o bagaço e a palha. Na agroindústria

canavieira, o bagaço vem sendo empregado como fonte de energia.

Através da utilização do bagaço como combustível, as usinas de etanol e

açúcar produzem, simultaneamente, diferentes formas de energia (BRASIL/

BNDES, 2008). São utilizados três tipos de energia no processamento industrial

da cana-de-açúcar: energia térmica para os processos de aquecimento e con-

centração, energia mecânica nas moendas e demais sistemas de acionamento

direto, como bombas e ventiladores de grande porte, assim como energia

elétrica para diversas finalidades, como sistemas de controle e iluminação,

bombeamentos, entre outros.

Esta tecnologia é denominada cogeração, ou seja, é a transformação de uma

forma de energia em mais de uma forma de energia útil. A cogeração de

energia do bagaço representa um diferencial importante da cana em relação

a outras matérias-primas utilizadas na fabricação de bioetanol e do açúcar.

Para cada tonelada de cana processada, sobram em torno de 280 kg de bagaço.

Em termos de eficiência, podemos afirmar que a cogeração é muito superior

à geração termelétrica convencional. A geração termelétrica convencional

converte em energia útil cerca de 30 %, podendo chegar a no máximo 50 %,

perdendo de forma irreversível uma parcela de energia térmica para o ambiente.

No sistema de cogeração, o calor é utilizado para atender as necessidades

térmicas do processo, podendo chegar a índices de eficiência superiores a 85 %,

gerando economia e redução nos impactos ambientais (BRASIL/BNDES, 2008).

Com a possibilidade de comercializar os excedentes da bioeletricidade, as

usinas passaram a valorizar os resíduos sólidos da colheita. Segundo a Agên-

cia Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), em março de 2008, a capacidade

instalada para geração de energia elétrica com base no bagaço de cana


chegava a 3.081 MW, enquanto outros 460 MW estavam em construção ou

aguardavam outorga para operar (BRASIL/ANEEL, 2013).

Segundo valores de 2006, essas usinas geraram 8.357 GWh, cerca de 2 % da

produção brasileira. Atualmente a capacidade instalada de geração de energia

de biomassa é de 6.227 MW, representando 5,82 % do total de geração de

energia e a expansão realizada em 2010 é de 130,5 MW, enquanto a expansão

em implantação para 2010 é de 1.156,6 MW, em 2011 é de 835,5 MW e

para 2012 a programação de expansão é de 234 MW (BRASIL/MME, 2010).

Não obstante, as usinas, baseadas no mercado, terão que decidir sobre o uso

do bagaço (bioeletricidade ou bioetanol por hidrólise). O uso de bagaço para

geração de energia elétrica permite reduzir as emissões de carbono para a

atmosfera, já que substitui o óleo combustível queimado nas termelétricas

convencionais, mais acionadas exatamente na época da safra, que ocorre

nos meses de baixa capacidade das usinas hidrelétricas e menor capacidade

de geração hidrelétrica.

Neste caso, a redução de emissões é da ordem de 0,55 tonelada de CO2

equivalente por tonelada de bagaço utilizado. Tal redução de emissões de

gases de efeito estufa é elegível para a obtenção de créditos de carbono,

sendo uma redução extra (a redução de emissões de gases de efeito estufa

deve ser adicional àquelas que ocorreriam na ausência da atividade) e com

uma metodologia de linha de base consolidada aprovada (cogeração com base

em bagaço interligada a uma rede elétrica), para quantificação e certificação

desses créditos (Reduções Certificadas de Emissões – RCEs), nos termos do

Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) – Clean Development Mechanism

(CDM) – como estabelecido pelo Protocolo de Quioto (BRASIL/BNDES, 2008).

Avaliando as possibilidades futuras de conversão de energia na produção

de bioetanol e açúcar de cana, através de diferentes produtos e tecnologias,

estima-se que poderia ser resgatado até 59 % do conteúdo energético total da

cana, como biocombustível e bioeletricidade, contra os atuais 38 % (MACEDO,

2007 apud BRASIL/BNDES, 2008).


4.4 MelaçoO melaço pode ser utilizado na ração animal ou para cultura de fungos e

bactérias (para fabricação de químicos e fármacos e também na produção de

fermento biológico para panificação) e, de modo geral, podemos dizer que

para cada duas ou três unidades de açúcar produzidas temos uma unidade

de melaço. Em países do leste da Ásia, o melaço é amplamente usado no

processo de fermentação para a produção de glutamato monossódico, ácidos

(cítrico, fórmico) e aminoácidos (lisina). No Brasil, a Aji-No-Moto produz alguns

desses produtos há muito tempo (IEL/NC; SEBRAE, 2005).

Novos produtos têm sido criados como substâncias para realçar o sabor para

indústria de alimentos e plástico biodegradável para embalagens. Diversos

tipos de papéis, fármacos e produtos como o furfural (utilizado na síntese de

polímeros como a fibra de vidro, resina para aviação e freios), muito utilizado

na indústria farmacêutica e química.

Como o petróleo, a cana gera inúmeros produtos, com uma diferença funda-

mental: são biodegradáveis, portanto, menos agressivos ao meio ambiente.

Quadro 4.2: Subprodutos do processamento da cana-de-açúcarSubproduto Aplicação

Melaço rico Indústria de alimentos, ração animal, álcool etílico, levedura, outros

Melaço pobre Ração animal, fermento

Ponta e palha da cana Ração animal, cobertura do solo

Bagaço Energia para combustão, papel, papelão, compensado, adubo, ração

Torta de filtro Fertilizante, ração

Levedura Ração

Vinhoto Adubo (fertirrigação)

Fonte: Adaptado de IEL/NC; SEBRAE, 2005

4.5 VinhaçaA adubação mineral pode ser substituída parcialmente ou totalmente pela

aplicação de vinhaça nas lavouras, em 2005 foi regulamentado o seu uso no

estado de São Paulo através da Norma Técnica P4.231 – Vinhaça – Critérios

e Procedimentos para Aplicação no Solo Agrícola (CETESB, 2006).

A água utilizada para lavar a cana também pode ser utilizada na lavoura. Existe

a necessidade de estudos mais aprofundados para determinar exatamente

que produtos, além dos nutrientes, que são colocados na lavoura.


Aplicar a vinhaça em quantidades corretas traz uma série de vantagens (BRASIL/

EMBRAPA, 2010):

• Melhoria das propriedades físicas, químicas e biológicas do solo.

• Aumento da matéria orgânica e microflora do solo.

• Facilita a mineralização do nitrogênio.

• Melhoria nas condições gerais de fertilidade do solo.

• Aumento do poder de retenção de água.

• Aumento da produtividade da cana.

4.6 Torta de filtroAtravés da compostagem, transforma-se a torta de filtro em adubo organo-

mineral, reduzindo a poluição. Existem três formas básicas de utilização da

torta de filtro como fertilizante orgânico, que estão descritas, a seguir:

A aplicação em superfície total nas áreas de renovação dos canaviais. Grandes

quantidades são adicionadas ao solo e, posteriormente, incorporadas por meio

de gradagens; a distribuição nas entrelinhas da cana-soca e incorporações

por meio de cultivadores de discos e; a aplicação nos sulcos de plantio. Neste

último caso, menores quantidades de torta de filtro (15 a 35 toneladas por

hectare da torta úmida) são distribuídas, levando-se em conta as quantidades

de nutrientes que estão sendo incorporados ao solo, principalmente o fósforo

(BRASIL/EMBRAPA, 2010).

Pela fermentação de açúcares, podem ser produzidos aminoácidos, a lisina

é um dos principais componentes usados na ração de suínos e aves. Este

mercado tem crescido em função das diversas aplicações dos aminoácidos

na indústria de carne. A produção do ácido cítrico se dá por processo de

fermentação, no qual um fungo, ao se alimentar do açúcar invertido, produz

o meio que sofre outra transformação para produção do ácido. O ácido cítrico

é um insumo usado para preservação de alimentos, além de dar-lhes sabor.

Também é usado para limpeza de equipamentos industriais e fabricação de

detergentes e outros produtos de higiene e limpeza. Mesmo a produção com

fungo convencional apresenta complexidade de controle das condições para

sua atuação (IEL/NC; SEBRAE, 2005).


4.7 Produtos artesanaisOs produtos artesanais podem representar um incremento nos ganhos dos

pequenos produtores de cana-de-açúcar. Produtos como a rapadura, a cachaça,

o rum, o açúcar mascavo e o melado são excelentes exemplos de produtos com

potencial de agregar valor à produção de cana nas pequenas propriedades, pois

além de usar mão-de-obra familiar, necessitam de um baixo investimento inicial.

A cachaça possui reconhecimento internacional. A rapadura, produto ampla-

mente conhecido que pode ser usado como açúcar, é um produto não refinado,

produzido a partir do caldo da cana-de-açúcar. Possui uma composição rica em

vitaminas A, B, C, D e E, e sais minerais, como ferro, cálcio, fósforo, potássio

e magnésio. A rapadura contém, em média, 14 % de açúcares redutores: a

glicose e a frutose, que são açúcares mais assimiláveis pelo organismo humano

do que a sacarose (IEL/NC; SEBRAE, 2005).

O melado, denominado de rapadura na forma líquida, é um produto muito

apreciado no nordeste, possuindo características semelhante as da rapadura.

O açúcar mascavo possui, hoje, grande procura por consumidores de produtos

naturais, uma vez que também é produzido sem refino, não recebendo o

tratamento químico que o açúcar refinado recebe, agregando grande valor ao

produto final. Este açúcar, também, pode ser produzido de forma orgânica.

ResumoNessa aula, abordamos os coprodutos do bioetanol, onde tratamos, como

principal coproduto o açúcar, sendo o Brasil o maior produtor mundial. Apre-

sentamos, também, a importância da utilização do bagaço na cogeração de

energia para a usina de processamento de cana-de-açúcar e o grande espectro

de utilização dos demais coprodutos.

Atividades de aprendizagem1. Cite cinco coprodutos do bioetanol.

2. O que é a torta de filtro?

3. Qual o coproduto utilizado para gerar energia e quais as formas de energia

utilizadas em uma usina de processamento de cana?


e-Tec Brasil

Objetivos

Reconhecer o estágio atual da tecnologia de produção de bioeta-

nol e suas aplicações futuras.

5.1 ApresentaçãoDentre as tecnologias, devemos destacar o avanço produtivo das cultivares de

cana-de-açúcar ao longo do tempo. A pesquisa, por maior eficiência produtiva,

elevou, consideravelmente, o rendimento da cultura. Outro aspecto relevante

é a evolução das usinas de bioetanol, tornando o processo mais eficiente.

Dessa maneira, os aspectos tecnológicos relacionados ao cultivo da cana

vêm mostrando avanços, principalmente, no que se refere à produtividade,

conforme podemos ver na Tabela 5.1.

Tabela 5.1: Avanço da produção e da produtividade da cana-de-açúcar no BrasilAno Produção (milhões de toneladas) Produtividade (tonelada/ha)

1975 88,92 46,82

1980 146,23 56,09

1985 246,54 63,22

1990 262,60 61,49

1995 303,56 66,49

2000 325,33 67,51

2005 419,56 72,83

2008 648,85 77,52

Fonte: Adaptado de IBGE, 2013

O processo de produção de cana-de-açúcar e de bioetanol, utilizando os

pacotes tecnológicos disponíveis, onde inclui cultivares adaptadas, adubação

dentro dos limites recomendados, sanidade, maquinário adequado e indus-

trialização eficiente é capaz de produzir, hoje, cerca de 85 toneladas de cana

por hectare. Da mesma forma, gerar na indústria 80 litros de bioetanol por

tonelada de cana processada e produzir 6.800 litros de bioetanol por hectare

de cana produzida.

Aula 5 – Tecnologias atuais e futuras

e-Tec BrasilAula 5 - Tecnologias atuais e futuras 57

No Brasil, produzimos etanol através da fermentação do caldo da cana, via

ação de leveduras da espécie Saccharomyces cerevisiae. Outros países utilizam

milho (EUA e China), beterraba (União Europeia), mandioca e trigo com o

mesmo objetivo.

A maioria desses vegetais, entretanto, possui uma desvantagem em relação à

cana. É que para produzir etanol a partir deles é preciso primeiro transformar

o amido em açúcar para depois fermentá-lo em etanol.

Esta etapa adicional diminui o rendimento do processo e aumenta os custos

de produção. Para se ter uma ideia, enquanto os EUA gastam 1 unidade de

energia equivalente de combustível fóssil para gerar 1,3 unidades de etanol,

no Brasil, a mesma unidade produz entre 8 e 9 unidades de etanol de caldo

de cana.

Aliado à eficiência energética estão os aspectos ambientais. Análises do

engenheiro mecânico da Unicamp, Isaías Macedo (citado por BNDES, 2008),

mostram que a substituição de gasolina por etanol levaria a uma redução no

total de emissões de GEE em torno de 2,6 t CO2 eq./m3 (etanol anidro) e 1,7 t

CO2 eq./m3 (etanol hidratado). Isso demonstra a superioridade do etanol de

cana-de-açúcar em relação às demais tecnologias produtoras de biocombustível

no que diz respeito à relação energia renovável obtida/energia fóssil usada.

5.2 Produção de etanol de milhoO milho (Zea mays spp.), planta originária do México, da mesma forma que a

cana é uma poaceae (gramínea), com ciclo fotossintético C4, porém de ciclo

de vida anual e pouco tolerante ao frio (é uma cultura de verão). Sua colheita

é mecanizada, deixando palha e sabugo no campo, recolhendo apenas os

grãos, é cultivado em todos os continentes pela sua utilização na alimentação

humana e animal.

O milho responde por 98 % da produção do etanol dos Estados Unidos. Os

Norte americanos são os maiores produtores de milho do mundo, cultivando

praticamente a metade do milho produzido no planeta. Em 2006, a produção

americana foi superior a 267 milhões de toneladas de grãos, para uma área

colhida de pouco mais de 28 milhões de hectares. Do total produzido, mais de

50 % foi destinado à alimentação animal, enquanto a indústria de bioetanol

consumiu menos de 20 % da produção. A produtividade média americana

está em torno de 9 toneladas de grãos por hectare (USDA, 2008, citado por

BNDES, 2008).


O bioetanol de milho pode ser produzido por dois processos, moagem úmida

ou seca. A via úmida era utilizada até 1990, atualmente, a via seca é o processo

mais utilizado para a produção do bioetanol. A via seca não proporciona

tantos produtos quanto a via úmida.

No processo úmido, as diferentes frações do grão do milho são separadas,

possibilitando a recuperação de diversos produtos, como proteínas, nutrientes,

gás carbônico (CO2, utilizado em fábricas de refrigerantes), amido e óleo de

milho. Enquanto o óleo de milho é o produto mais valioso, o amido (neste caso

entenda-se bioetanol) é produzido em maior quantidade, com rendimentos ao

redor de 440 litros de bioetanol por tonelada seca de milho (BNDES, 2008).

Através da via seca, o único coproduto do bioetanol é um suplemento proteico

para alimentação animal conhecido como DDGS (distillers dried grains with solubles). Nesse processo, o grão de milho moído é adicionado de água e

enzimas (alfa-amilase), para realizar a hidrólise do amido em cadeias menores

de açúcar. Após, essas cadeias são sacarificadas pela ação da glico-amilase e

a solução resultante segue para a fermentação.

O processo de liberação de açúcares começa de forma acelerada e perde

velocidade podendo requerer tempos de permanência nos reatores entre 48

a 72 horas para a máxima sacarificação do amido. Para reduzir esse tempo e

o risco de contaminação, muitas unidades fazem a sacarificação e a fermen-

tação simultaneamente. Os açúcares que não foram convertidos retornam

no processo para serem aproveitados.

Da mesma forma que acontece com a cana-de-açúcar, durante a fermentação,

a glicose é transformada em álcool pela ação da levedura Saccharomyces cerevisiae e o vinho fermentado segue para ser destilado.

A vinhaça resultante deste processo é centrifugada dando origem a vinhaça

fina que retorna ao processo. A vinhaça é normalmente concentrada, produ-

zindo um xarope com cerca de 50 % de umidade. Esse xarope é misturado

a sólidos retirados na centrífuga e desidratado a cerca de 10 % de umidade,

dando origem ao DDGS.

O restante do processo de destilação é equivalente ao utilizado para o etanol

de cana já estudado, sendo que a desidratação com peneira molecular é o

método mais utilizado para a produção do bioetanol anidro nos EUA. Quanto

aos rendimentos, são obtidos por tonelada de milho seco cerca de 460 litros de

bioetanol anidro e 380 kg de DDGS (Wyman, 1996 apud BRASIL/BNDES, 2008).


5.3 Produção de etanol de mandiocaA mandioca (Manihot esculenta) é uma planta originária do Brasil e bastante

cultivada em regiões tropicais da África e da Ásia. Possui a característica de

ser utilizada como alimento para humanos e animais, assim como o milho,

na Tailândia e na China a mandioca é utilizada para produzir etanol para

bebidas. Possui grande quantidade de amido de suas raízes, entre 20 % e

30 %, é uma cultura que apresenta poucas exigências em relação ao solo e

ao clima. Essas características motivaram tentativas concretas para o uso de

mandioca durante a primeira fase do Proálcool. Porém, não houve avanço

principalmente pelo valor elevado do bioetanol de mandioca em relação ao

bioetanol de cana-de-açúcar e das descontinuidades de seu fornecimento.

As raízes de mandioca são descascadas, lavadas e moídas, sendo posteriormente

cozidas, seguem para o processo de sacarificação como os que ocorrem na

produção de etanol de milho. Uma tonelada de mandioca in natura, com

25 % de amido, permite produzir 170 litros de bioetanol.

Nessas condições, considerando a produtividade agrícola média encontrada

em plantações bem cuidadas no Brasil, em torno de 18 toneladas por hectare

(MANDIOCA BRASILEIRA, 2008 apud BRASIL/BNDES, 2008), resultaria uma

produtividade agroindustrial de 3.060 litros de bioetanol por hectare. Apesar

de seu custo mais elevado que o da mandioca, a batata-doce também poderia

ser processada de forma similar e tem sido avaliada como matéria-prima para

a fabricação de bioetanol, com resultados limitados.

5.4 Produção de etanol de trigoO trigo (Triticum spp.) também tem sido empregado para a produção de etanol,

com base no amido, em alguns países europeus, como Inglaterra e Alemanha,

por um processo produtivo semelhante ao empregado no milho. Isso, com uma

produtividade em torno de 7,5 toneladas por hectare e 240 litros de bioetanol

por tonelada de grãos processados, gerando uma produção de 1.800 litros

por hectare cultivado. Da mesma forma que no processo usado para o milho,

são obtidos em torno de 320 kg de coprodutos com valor para a alimentação

animal por tonelada de trigo processado. Bastante parecidas com o trigo, às

culturas da cevada e do centeio também têm sido adotadas, em pequena

escala, para a produção de bioetanol combustível em países da Europa.


5.5 Produção de etanol de beterrabaA beterraba açucareira (Beta vulgaris) também tem sido utilizada para fabri-

car álcool, pelo uso do mel melaço. Possui raiz tuberosa, na qual acumula

altas quantidades de sacarose, apresentando produtividade entre 50 e 100

toneladas por hectare e teores de açúcar de cerca de 18 % (RIRDC, 2007

apud BRASIL/BNDES, 2008), pode chegar a produzir 7.500 litros de bioetanol

por hectare cultivado, muito similar ao atingido pela cana. O processamento

industrial da beterraba se inicia com sua limpeza e fracionamento em fatias

finas, que seguem para um difusor, no qual são, sucessivamente, lavadas

em água quente, cedendo seu açúcar. O líquido resultante dessa operação

contém aproximadamente 16 % de sólidos solúveis extraídos da beterraba,

sendo então processado de forma análoga ao caldo de cana, para açúcar

ou para bioetanol. Também existem relatos de trabalho com sorgo sacarino

(Sorghum bicolor).

5.6 Bioetanol de segunda geraçãoDentro deste tema, temos a hidrólise de resíduos lignocelulósicos (que pode

utilizar o bagaço e parte da palha), as tecnologias para a obtenção de bioetanol

com base em materiais lignocelulósicos envolvem a hidrólise dos polissacarídeos

da biomassa em açúcares fermentescíveis e sua posterior fermentação para a

produção do bioetanol. Para executar essa tarefa, a hidrólise utiliza tecnologias

complexas e multifásicas, com base no uso de rotas ácidas e/ou enzimáticas

para a separação dos açúcares e remoção da lignina.

Ao contrário dos processos termoquímicos, a composição e a estrutura da

biomassa têm forte influência na natureza e nos rendimentos dos proces-

sos de hidrólise e fermentação. A biomassa lignocelulósica é composta por

polissacarídeos (celulose e hemicelulose) e pela lignina e fenilpropânicos,

que mantém as células unidas. A fração celulósica (40 % - 60 % da matéria

seca) é um polímero linear rígido e difícil de ser quebrado; sua hidrólise gera

glicose, um açúcar de seis carbonos, cuja fermentação com Saccharomyces cerevisiae já é bem conhecida.

Uma fração hemicelulósica (20 % - 40 %), mais fácil de ser hidrolisada do que

a celulose, mais a fermentação dos açúcares de cinco carbonos (pentoses)

ainda não é tão desenvolvida quanto os processos envolvendo a glicose. Já a

estrutura bioquímica da fração de lignina (10 % - 25 %) não está relacionada

a moléculas simples de açúcar, sem interesse para a produção de bioetanol

por rotas fermentativas. Essa fração, no entanto, desempenha um papel


fundamental para o sucesso da tecnologia de hidrólise. Apesar de ser possí-

vel produzir diversos produtos com base na lignina, atualmente o foco dos

estudos tem se voltado para o uso desse material como fonte de energia

para os processos, o que garantiria a autossuficiência e, eventualmente, até

a possibilidade de exportar alguma energia elétrica excedente.

Naturalmente, essa situação é positiva tanto para a viabilidade econômica da

tecnologia quanto para os quesitos ambientais, já que reduziria a dependência

por recursos energéticos fósseis externos. De forma geral, a primeira etapa

do processo consiste no pré-tratamento mecânico da matéria-prima, que

visa à limpeza e à “quebra” do material, a fim de causar a destruição da

sua estrutura celular e torná-la mais acessível aos tratamentos químicos ou

biológicos posteriores.

A próxima etapa consiste na remoção da lignina e na hidrólise da hemicelulose,

que também pode ser denominada pré-tratamento. Para essa etapa, existem

diversos tipos de processos, com diferentes rendimentos e efeitos distintos

sobre a biomassa e consequente impacto nas etapas subsequentes. Podem ser

separados em processos físicos (explosão de vapor e termoidrólise), químicos

(hidrólise ácida, hidrólise alcalina ou organosolv) ou biológicos. (Extraído e

modificado de BRASIL/BNDES, 2008)

5.7 Uso de bioetanol como insumo petroquímico ou alcoolquímicoOs plásticos produzidos a partir de bioetanol tem um papel fundamental

nos dias de hoje, seja atendendo a novos usos no campo das embalagens,

materiais de revestimento e materiais estruturais, entre tantas possibilidades.

Para atender esse mercado, a indústria petroquímica convencional utiliza

essencialmente gás natural e nafta de petróleo como insumos, para, por meio

de reações complexas, sintetizar seus produtos em processos agrupados em

três categorias:

a) As indústrias de primeira geração, que fornecem os produtos petroquí-

micos básicos, tais como eteno (ou etileno, C2H4), propeno (ou propileno,

C3H6) e butadieno.

b) As indústrias de segunda geração, que transformam os petroquímicos

básicos nos chamados petroquímicos finais, como polietileno (PE), poli-

propileno (PP), policloreto de vinila (PVC), poliésteres e óxido de etileno.


c) As indústrias de terceira geração, em que os produtos finais são quimica-

mente modificados ou transformados em produtos de consumo, como

filmes, recipientes e objetos.

O bioetanol é uma substância homogênea e reativa, que pode ser utilizada

como insumo em diversos processos tradicionalmente petroquímicos, que nesse

caso poderiam ser denominados alcoolquímicos. Dos principais processos de

utilização da transformação do bioetanol podem destacar a produção de eteno

como resultado da desidratação do bioetanol, precursor de uma ampla gama

de produtos de segunda geração, como o polietileno (PE), o polipropileno

(PP) e o policloreto de vinila (PVC).

Mediante a desidrogenação do bioetanol para acetaldeído, consegue-se obter

outra classe de intermediários de grande interesse, butadieno e polibutadieno,

componentes básicos das borrachas sintéticas utilizadas para diversas aplica-

ções, inclusive pneus. Podem ser produzidos inúmeros produtos de utilização

nos setores industrial (tintas, solventes e adesivos), agrícola (fertilizantes e

defensivos) e uso final (por exemplo, em fibras têxteis). O bioetanol pode ser

considerado uma matéria-prima para a obtenção de uma ampla gama de

produtos tradicionalmente petroquímicos, a partir de sua conversão mediante

processos de primeira ou segunda geração. Os mercados para esses usos de

bioetanol são significativos (BRASIL/BNDES, 2008).

ResumoNessa aula, abordamos a produção de etanol a partir de outras culturas, sendo

o milho a base da produção de etanol dos Estados Unidos e a beterraba a

principal cultura na produção Europeia. Apresentamos a produção de etanol

de segunda geração e o uso de bioetanol como insumo petroquímico ou

alcoolquímico.

Atividades de aprendizagem1. Qual é a tecnologia utilizada para a produção de etanol de 2ª geração e

em que seu mecanismo básico de funcionamento consiste?

2. Faça um breve comparativo entre a produção de etanol de cana-de-açúcar

e de milho?


e-Tec Brasil

Aula 6 – Aspectos ambientais

Objetivos

Compreender os aspectos ambientais ligados a produção de bioetanol.

6.1 ApresentaçãoÉ difícil fazermos uma análise separada de aspectos ambientais, aspectos

econômicos e aspectos sociais. Estes são os três principais questionamentos

que se tem sobre a produção de etanol com base em biomassa, neste caso

em especial, de cana-de-açúcar. Vamos tentar separar alguns pontos mais

críticos para fazer uma análise deles.

O potencial de crescimento do bioetanol no mercado internacional é imenso,

muitos países têm se preocupado com a questão energética em razão do

futuro esgotamento das reservas de energia fóssil, em particular o petróleo,

e em função de suas constantes oscilações de mercado.

Além desse fator, a diminuição de gases de efeito estufa e o interesse por uma

matriz energética diversificada são buscados por esses países. No caso de países

em desenvolvimento, aliado aos fatores já citados, pode-se incluir o interesse

em desenvolver o setor agrícola, buscando geração de emprego. Dentro desse

contexto, além do entrave dos subsídios que alguns países fornecem aos seus

produtores, destaca-se a dúvida sobre o resultado da produção de etanol

em relação a segurança alimentar e ambiental. Para dirimir possíveis dúvidas

quanto ao papel do governo, em relação a questão social e ambiental, devemos

salientar o esforço do mesmo em lançar, recentemente, dois importantes

tópicos para defesa do etanol brasileiro: o Zoneamento Agroecológico da

Cana-de-açúcar e o Compromisso Nacional para Aperfeiçoar as Condições

de Trabalho na Cana-de-açúcar, firmado entre sindicatos, usineiros e governo.

Com base nesses dois pilares, temos a certeza de que a preocupação ambiental

não está relacionada apenas ao processo de industrialização da cana, mas

também, durante o próprio processo agrícola, desde a escolha correta dos

locais onde possa ser implantada a cultura até o momento da colheita, que já

prevê o fim das queimadas em torno do ano de 2020. No caso do bioetanol,

e-Tec BrasilAula 6 - Aspectos ambientais 65

por exemplo, ao abastecermos o automóvel com álcool, devemos ter em mente

que os problemas relativos ao meio ambiente vão além da simples emissão

de gases de efeito estufa (GEE). A produção de fertilizantes é um processo

poluente, porém, com a reutilização de muitos derivados da produção do

etanol, temos um baixo consumo de insumos dessa natureza.

A adubação complementar a esses insumos é importante para garantir uma

produtividade compatível com a capacidade genética das cultivares utilizadas

no cultivo da cana. A erosão é a causa de maior degradação do solo cultivado,

não somente com a cana, mas com várias outras culturas.

A declividade e o regime de chuvas são fatores importantes nesse processo,

porém como a cana é uma cultura semiperene, temos um fator positivo, pois

com menor utilização de maquinário e maior tempo de cultura no solo, temos

condições favoráveis à conservação do mesmo.

A legislação brasileira (o Código Florestal Brasileiro, Lei nº 12.561, de 2012)

diz que, em propriedades agrícolas, se preserve uma Reserva Legal (RL) – área

localizada no interior de uma propriedade ou posse rural, excetuada a de

preservação permanente, necessária ao uso sustentável dos recursos naturais,

à conservação e à reabilitação dos processos ecológicos, à conservação da

biodiversidade e ao abrigo e à proteção de fauna e flora nativa –, com no

mínimo 20 % da área total, dependendo da região (na Amazônia, é 80 %),

e que sejam mantidas com a vegetação original as Áreas de Preservação

Permanente (APP) – áreas nos topos de morros, encostas e margens de corpos

d’água (BRASIL/BNDES, 2008).

O uso dos recursos hídricos do solo e o cuidado com a biodiversidade, bem

como a correta utilização de agrotóxicos e fertilizantes, devem pautar sempre

a discussão sobre produção de qualquer vegetal, seja para fim alimentar ou

energético. O uso de defensivos agrícolas (fungicidas, inseticidas e herbicidas)

e de maturadores ou retardantes de florescimento, são considerados baixos

na produção de etanol quando comparado a outros cultivos importantes.

Embora ainda não existam repetições em larga escala de estudos sobre o

balanço de carbono em todo o ciclo de vida, é fato que a queima do etanol de

cana-de-açúcar reduz em quase 90 % as emissões de gases de efeito estufa.

Deixam de ser emitidos para a atmosfera cerca de 1,9 milhão de toneladas

de CO2, além de outros elementos nocivos à saúde humana, principalmente

com a alta concentração de gases no meio urbano. Dessa forma, justificam-se


políticas que garantam a viabilização das cadeias de biocombustíveis, com

facilidades de crédito, tecnologias e acesso a terra e infraestrutura comparáveis

ao petróleo (CTBE).

Entretanto, há quem questione o real benefício dos combustíveis “verdes”.

Uns atacam a eficiência deles na mitigação de emissões dos GEE. Outros

suscitam dúvidas à pressão dos mesmos sobre a oferta de alimentos, à perda

de biodiversidade, aos riscos de redução da qualidade e à disponibilidade

dos recursos hídricos ou à diminuição da qualidade de vida da população,

diretamente afetada pela produção dos biocombustíveis. Questionamentos

como esses levaram algumas nações e blocos econômicos, principalmente a

União Europeia, a estabelecerem critérios de sustentabilidade aos combustíveis

oriundos de biomassa por eles consumidos. A partir desses critérios, é provável

que seja criada uma certificação para a produção desses bens (CTBE). As

variedades resistentes, bem como o uso de controle biológico, como no caso

da vespa Cotesia flavipes (no combate a broca da cana, Diatraea saccharilis) e aplicações do fungo Metarhizium anisopliae (no controle da cigarrinha das

raízes da cana, Mahanarva fimbriolata).

O Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) possui

um programa de pesquisa sobre sustentabilidade onde busca inicialmente

identificar:

a) Os aspectos essenciais ao debate nacional e internacional sobre a susten-

tabilidade da produção de biocombustíveis, em particular do bioetanol

de cana-de-açúcar.

b) As necessidades de curto e médio prazo em pesquisa e desenvolvi-

mento, visando a ampla sustentabilidade da produção de bioetanol de

cana-de-açúcar no Brasil (considerados os impactos ambientais, econô-

micos e sociais).

c) As metodologias mais empregadas na análise de aspectos específicos da

sustentabilidade da produção de biocombustíveis, com foco na identifi-

cação de modelos computacionais e suas bases de dados.

d) Os parceiros estratégicos em assuntos dessa espécie (no Brasil e no exte-

rior) e incentivar a interação do laboratório com esses grupos de pesquisa.

e-Tec BrasilAula 6 - Aspectos ambientais 67

O impacto da mudança do uso da terra, em função da sua aplicação para a

produção de biocombustíveis, do tipo de cobertura vegetal anterior na área

utilizada, bem como a movimentação provocada pelo novo uso, pode liberar

para a atmosfera uma certa quantidade de carbono, que anteriormente estava

na vegetação e no solo, capaz de influenciar no resultado de possíveis ganhos

ambientais pelo cultivo de cana para produção de biocombustível.

ResumoApresentamos nesse capítulo, uma pequena discussão acerca dos questio-

namentos ambientais que envolvem a produção de etanol. Zoneamento

agroecológico, utilização de defensivos agrícolas e melhoramento genético

de cultivares.

Atividades de aprendizagem1. Com base no que você acompanhou ao longo das aulas, faça uma análise

crítica das questões ambientais envolvidas nos diferentes momentos do

processo de produção de etanol, desde a implantação da cultura até a

produção final do combustível.


e-Tec Brasil

Aula 7 – Aspectos econômicos e sociais

Objetivos

Compreender os aspectos econômicos e sociais ligados a produção

de bioetanol.

7.1 ApresentaçãoEm 2007, foram cultivados no Brasil cerca de 7,8 milhões de hectares de

cana-de-açúcar, correspondendo a, aproximadamente, um terço da área ocu-

pada pela soja e metade da superfície cultivada com milho. Aproximadamente

metade da cana produzida é utilizada para fabricação de etanol.

Dessa maneira, os canaviais para a produção de combustíveis, no Brasil,

correspondem a 5 % da área cultivada, a 1 % da área das propriedades agrí-

colas, a 2,3 % das áreas dedicadas a pastagens e a 0,5 % da superfície do

país. Para chegar a esses números, evidencia-se o desempenho da cana no

aproveitamento da energia solar, pois outros cultivos necessitariam maior

extensão de área para um resultado similar.

Como dito anteriormente, não é fácil dissociar a avaliação das questões

econômica, ambiental e social. Com base nisso, pesquisadores do Laboratório

Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), norteiam-se por esses

três pontos para fazer a análise do impacto da cadeia produtiva do etanol no

Brasil. Aliado aos pontos citados, vários indicadores são levados em considera-

ção. Entre esses indicadores são citados: rentabilidade dos empreendimentos,

empregos gerados, redução das desigualdades regionais, uso da terra e uma

série de outros fatores que podemos agregar a esses como impactantes na

cadeia do bioetanol.

a) Social – automação da planta industrial, escala do empreendimento,

mecanização da fase agrícola e outras questões que afetem o número de

empregos gerados e sua qualidade (renda e escolaridade), além do uso da

terra e das interações sociais entre trabalhadores, família e comunidade.

e-Tec BrasilAula 7 - Aspectos econômicos e sociais 69

b) Econômica – investimento necessário, rentabilidade (retorno do investi-

mento), geração de renda, arrecadação de impostos e implicações com

a cadeia produtiva.

c) Ambiental – como já visto antes, o balanço energético (relação entre

a energia fóssil consumida e renovável gerada), balanço de emissões

de GEE, uso da água, uso de agrotóxicos, uso de fertilizantes quími-

cos, entre outros. Com a expansão da agroindústria da cana-de-açúcar

no Brasil, um importante tema que tem sido debatido são os possíveis

aumentos de preços de alimentos cujos cultivos vêm sendo substituídos

pela atividade canavieira.

É sabido que o crescimento das lavouras de cana tem ocorrido tanto sobre

áreas destinadas à pecuária como áreas destinadas a outras atividades agrí-

colas que passem a representar menor rentabilidade em relação ao cultivo

da cana. Isto não ocorre somente com a cana, mas também, em qualquer

atividade agrícola onde o proprietário vise melhores resultados. Com isso

surge o debate da competição entre a produção de bioenergia em relação à

segurança alimentar.

Debate semelhante, entre a cana versus a produção de alimentos ocorreu

na implantação do Proálcool, na metade da década de 1970, quando houve

expansão significativa da atividade canavieira na região Centro – Sul do país,

em especial no estado de São Paulo. Da mesma forma que na atualidade

houve o deslocamento de cultivos inter-regiões, em resposta ao aumento do

etanol e do biodiesel. De toda forma, há de serem integradas outras políticas

que atentem para as dificuldades regionais e dos agricultores, por meio de

incentivos aos alimentos (BRASIL/IPEA, 2010).

O Brasil possui áreas suficientes para produção de alimentos e de biocom-

bustíveis. Em face da expansão, também é importante que o governo federal

e os estados entendam que a diversificação na propriedade rural minimiza

riscos econômicos e em relação à segurança alimentar. O crescimento da

oferta e da demanda nem sempre vai acontecer de forma linear e previsível,

permitindo que ano após ano os preços sejam atrativos para todos os produtos

comercializados, isto faz parte das características de mercado.

A rotação de culturas, bem como o plantio consorciado de algumas culturas,

permite o planejamento e coordenação da produção. É necessário, desse

modo, a regulação da produção de biocombustíveis, através da priorização


de financiamento e infraestrutura que atendam, dentro das necessidades do

país, tanto a produção de alimentos como a produção dos biocombustíveis.

A relação entre e produção de etanol de cana e a mão-de-obra é dado como

o debate central na produção de bioenergia no Brasil e, como comentado

anteriormente, determinante para a sua sustentabilidade do ponto de vista

social. Em grande parte os empregos no setor canavieiro são de baixa renda

por exigirem baixa qualificação. As grandes demandas de trabalhadores

ainda ocorrem na fase agrícola da cultura. Estima-se que em 2005 havia

982 mil trabalhadores envolvidos diretamente, de maneira formal, no setor

sucroalcooleiro (MORAES, 2005 apud BRASIL/BNDES, 2008). Com o avanço

tecnológico, diminuem as demandas relativas à pessoal, trazendo na bagagem

a necessidade de qualificação daqueles que permanecem no setor, elevando

também a necessidade na qualidade do serviço prestado. Essa dinâmica tem

motivado muitos estudos no âmbito da economia e da sociologia rurais, que

fornecem uma visão abrangente dos processos em curso e de suas implicações.

Em um trabalho realizado para avaliar a evolução da qualidade do emprego na

agricultura do Brasil, entre 2001 e 2004 (BALSADI, 2007 apud BRASIL/BNDES,

2008), foram tiradas diversas conclusões sobre indicadores socioeconômicos

para trabalhadores do setor canavieiro, que são:

a) Aumento do nível de formalidade no emprego, com um elevado per-

centual de trabalhadores com carteira assinada (possibilita o acesso à

aposentadoria e outros direitos, como pagamento por horas extras e

assistência médica), o que torna a cultura da cana-de-açúcar uma das

atividades com maior nível de formalidade no emprego no meio rural.

b) Ganhos reais de salários entre 1992 e 2005, de 34,5 % para os emprega-

dos permanentes com residência urbana, de 17,6 % para os permanen-

tes rurais, de 47,6 % para os temporários urbanos e de 37,2 % para os

temporários rurais.

c) Aumento e diversificação dos benefícios recebidos pelos trabalhadores,

tais como auxílios para transporte e alimentação, além de auxílio-moradia

para os residentes rurais e de auxílio-saúde para os empregados perma-

nentes com residência urbana.

No mesmo estudo, ainda é apontado como fato extremamente positivo a

expressiva redução do trabalho infantil e o aumento da escolaridade dos

trabalhadores.


Dentro desse contexto, visando enfrentar esses novos desafios, se faz necessário

o investimento na capacitação de trabalhadores desempregados preparando

essas pessoas para tarefas mais tecnificadas ou abrindo novos horizontes para

trabalhadores do meio rural, proporcionando atividades econômicas alternativas.

Cabe salientar que, mesmo com expressivas reduções na demanda de mão de

obra em função da automação dos processos e da mecanização da colheita, o

bioetanol de cana-de-açúcar continua sendo um grande mercado de trabalho.

Hoje, a produção de bioetanol, comparada ao carvão mineral, à hidreletricidade

e ao petróleo, requer, respectivamente, 38, 50 e 152 vezes mais trabalho

humano (GOLDEMBERG, 2002 apud BRASIL/BNDES, 2008).

Cada veículo abastecido com derivados de petróleo utiliza um homem-ano de

trabalho para atender ao seu consumo, a introdução de 24 % de bioetanol

como aditivo na gasolina joga esta demanda de pessoal para seis homens-ano

e, na hipótese de ser utilizado bioetanol hidratado puro, esse mesmo veículo

vai requerer 22 trabalhadores para produzir seu biocombustível (LEAL, 2005

apud BRASIL/BNDES, 2008).

Analisando a trajetória do etanol no Brasil, tendo como referência os aspectos

destacados em estudos do Ministério da Agricultura e do Ministério de Minas

e Energia, como a Projeção do Agronegócio Brasileiro, o Balanço Energético

Nacional, o Plano Decenal de Energia (PDE) e o Plano Nacional de Energia

(PNE) 2030, pode-se destacar os principais desafios que merecem atenção de

políticas públicas visando as perspectivas para o etanol brasileiro e seus desafios.

A produtividade da cana na agroindústria é superior à dos demais biocombus-

tíveis da atual geração. São produzidos, no Brasil, em torno de 6,7 mil litros

de etanol por hectare, com perspectiva de alcance de 8 mil litros por hectare

nas unidades mais produtivas na agricultura e nas plantas industriais novas.

Sendo assim, o Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (IPEA) destaca alguns

pontos a serem debatidos na produção do etanol no Brasil:

Preços – acredita-se que cerca de 80 % do custo de produção do etanol

acontece em etapas anteriores ao processo industrial da cana, ainda podem

ser implantadas inovações que otimizem o processo de industrialização,

aumentando o rendimento da indústria e podem ser alcançados avanços na

produtividade da cana diminuindo as diferenças entre as regiões produtoras.


Equilíbrio de benefícios – desde o consumo dos biocombustíveis e da

iniciativa empreendedora da produção e da agricultura para a distribuição,

deve-se incentivar os casos em que são atendidos todos os requisitos legais

e das políticas públicas.

Qualidade do emprego – este item é imprescindível, os empregos gerados

na produção de bioetanol, desde sua fase agrícola até o processamento da

cana, possuem grandes diferenças. Apesar da mecanização na colheita da

cana-de-açúcar aumentar os salários, ela traz, também, o fantasma da dimi-

nuição da necessidade de postos de trabalho. Medidas de criação de novos

empregos e de melhoria na qualidade do trabalho já instalado, bem como a

alternância na produção dos canaviais com outras culturas, são ações que já

estão em estudos e experimentos no país. Tais iniciativas são de responsabi-

lidade do setor privado e do poder público, de onde devem vir as diretrizes

para viabilizar as potencialidades da agroenergia.

Desenvolvimento da cadeia produtiva com vista ao longo prazo – a

visão no futuro, com a busca de novas tecnologias que agreguem valor aos

produtos principais da agroindústria sucroalcooleira, o etanol e o açúcar,

mantendo o desenvolvimento articulado com outros setores da economia,

como a prestação de serviços, a indústria de maquinário agrícola e da indústria,

bem como a logística. Esse desenvolvimento da cadeia deve levar em conta,

além do mercado interno, o potencial de crescimento do mercado externo.

Pesquisa e desenvolvimento – atrelado ao item anterior é importante ter

especial atenção com respeito à continuidade no setor de pesquisa das etapas

agrícolas e, principalmente, no desenvolvimento de tecnologias na fase indus-

trial, não descuidando de pontos como equipamentos, fertilizantes, projetos

de plantas e patentes. Fazem-se necessárias linhas de financiamentos para

pesquisa no país de novas tendências do setor energético e com montantes

compatíveis com o tamanho do setor sucroalcooleiro.

Marco legal e regulação econômica – a regulação e financiamento que visem

equilibrar as atividades ambientais, sociais e econômicas do setor produtivo

e sua cadeia. Também existe a necessidade de diretrizes claras que tracem,

entre outros pontos, os limites para o setor. Ciente da potencial demanda por

biocombustíveis, o BNDES desembolsou, em 2010 os mesmos R$ 6 bilhões

emprestados ao setor em 2009 – foram cerca de R$ 6,4 bilhões em 2008,

R$ 3,5 bilhões em 2007 e R$ 1,97 bilhão em 2006 –, somadas todas as linhas,

programações e ações do banco (BNDES, 2010 apud BRASIL/IPEA, 2010).


Serão apoiados projetos com foco na produção de etanol e açúcar, instalação

de plantas de cogeração de energia a partir do bagaço, da armazenagem e

da expansão de canaviais.

O poder público atua através do BNDES e da Petrobras Biocombustíveis,

subsidiária da estatal brasileira de petróleo. O plano da empresa é tornar-se

sócia de empreendimentos no ramo do etanol e também construir novas

plantas industriais. Em 2009, a Petrobras definiu a compra de 40 % da Usina

Total, localizada em Bambuí-MG, com investimento de R$ 150 milhões.

Além disso, essa empresa fechou acordo com a estatal chinesa Petrochina

para estudar projetos conjuntos com foco na exportação. No médio prazo,

a Petrobras planeja responder por pelo menos 15 % do mercado brasileiro

de etanol. Para isto, anuncia ações de pesquisa em várias linhas, tanto para

o etanol quanto para o biodiesel, no montante de R$ 500 milhões até 2013

(BRASIL/IPEA, 2010).

O Ministério de Minas e Energia (MME), através da Empresa de Pesquisa

Energética (EPE), estimou em R$ 50 bilhões os investimentos necessários,

entre 2008 e 2017, para o setor de biocombustíveis, sendo R$ 40 bilhões

para a produção de etanol e R$ 9 bilhões para infraestrutura (BRASIL, 2009c

apud BRASIL/IPEA, 2010). Este volume pode ser superado, dependendo da

resposta do mercado. Para o caso do biodiesel, a previsão de R$ 1 bilhão foi

largamente ultrapassada. O montante representa 6,5 % dos investimentos

em energia previstos até 2017.

Segundo o Plano Decenal de Expansão de Energia (BRASIL, 2009b apud

BRASIL/IPEA, 2010), em 2017 a geração de energia elétrica alcançará algo

em torno de 155.000 MW de potência instalada, sendo 80 % advindo de

fontes renováveis, onde serão aplicados parte dos R$ 142 bilhões destinados

a usinas termelétricas de bagaço de cana e capim elefante.

Mais uma vez, salienta-se a necessidade de trabalhos que situem o setor de

biocombustíveis em termos, em relação a outros setores da economia, quanto

aos benefícios e aos custos desses investimentos. Estimativas da UNICA, indicam

que o setor gera o mínimo de 588 mil e o máximo de 1,4 milhão de empregos,

dependendo do mês, incluindo-se os informais, e que, proporcionalmente

ao tamanho do mercado, emprega mais, embora os salários pagos sejam

menores do que no setor petroleiro. Seriam 40 mil empregos a mais gerados

para cada 5 % da gasolina substituída por etanol (SOUSA; MACEDO, 2009

apud BRASIL/IPEA, 2010).


Em 2008, o setor movimentou US$ 28,15 bilhões, o que equivale a aproxima-

damente 2 % do produto interno bruto do Brasil. Se considerado a soma total

das vendas, setores envolvidos no sistema de produção da cana, o valor alcança

US$ 86,8 bilhões. A tendência é que o PIB do setor continue crescendo. Etanol

e açúcar representam as receitas mais importantes, com receitas de US$ 12,5

bilhões e US$ 9,8 bilhões, respectivamente, porém, com o desenvolvimento

de novos produtos o faturamento do setor aumentará significativamente.

A bioeletricidade já gera uma receita anual de quase US$ 400 milhões e espera-se

um crescimento exponencial nos próximos anos. As leveduras já representam

faturamento superior a US$ 60 milhões. Produtos como bioplásticos entraram

em escala de produção industrial em 2010. Novas tecnologias, como o diesel

a partir da cana, o biobutanol e etanol celulósico representam importantes

avanços tecnológicos e são promessas reais para os próximos anos. Quanto

aos créditos de carbono, também deverão ganhar importância na proporção

da crescente preocupação com economias de “baixo carbono” (SOUSA;

MACEDO, 2009 apud BRASIL/IPEA, 2010).

De certo, podemos tirar de todo esse processo é a ideia de que muito estudo

ainda precisa ser feito sobre todo o processo produtivo do etanol para que a

população compreenda os benefícios (ou não) da produção de biocombustíveis

para o ambiente e para as pessoas envolvidas.

ResumoPor fim, na última aula, apresentamos o fechamento entre os aspectos ambien-

tal, econômico e social, abordando os desdobramentos da substituição da

colheita manual pela colheita mecanizada, abordando a questão social entre

outras situações.

Atividades de aprendizagem1. Em sua opinião, de que forma podem ser compensados os empregos

perdidos pelo aumento da mecanização e automação do processo de

produção de etanol?

2. Cite três questões ambientais que cercam o processo produtivo da cana.

3. Faça uma abordagem crítica do tripé ambiental, econômico e social.


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Currículo do professor-autor

Flávio Reina Abib possui graduação em Engenharia Agronômica pela Univer-

sidade Federal de Pelotas, Licenciatura no Curso de Graduação de Professores

de Formação Especial (Formação Pedagógica) com habilitação em Zootecnia,

Economia e Administração Rural e Agricultura pela Universidade Católica de

Pelotas. Possui Mestrado em Agronomia, na área de Fitomelhoramento pela

Universidade Federal de Pelotas e, atualmente é doutorando em Ciências e

Tecnologias de Sementes. É coordenador e professor dos cursos de Aviação

Agrícola e Executor em Aviação Agrícola. Exerce a função de Engenheiro

Agrônomo no Campus Pelotas – Visconde da Graça.

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