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
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.
Ambiente virtual:plataforma Moodle.Apostila didática.Recursos de apoio: links,exercícios.
15
3. Produçãode etanol decana-de-açúcar
Determinar as diferentes etapas da produção de bioetanol.
Ambiente virtual:plataforma Moodle.Apostila didática.Recursos de apoio: links,exercícios.
15
4. Coprodutosdo bioetanol decana-de-açúcar
Identificar os coprodutos do bioetanol e suas aplicações.
Ambiente virtual:plataforma Moodle.Apostila didática.Recursos de apoio: links,exercícios.
15
5. Tecnologias atuais e futuras
Reconhecer o estágio atual da tecnologia de produção de bioetanol e suas aplicações futuras.
Ambiente virtual:plataforma Moodle.Apostila didática.Recursos de apoio: links,exercícios.
15
6. Aspectos ambientais
Compreender os aspectos ambientais ligados a produção de bioetanol.
Ambiente virtual:plataforma Moodle.Apostila didática.Recursos de apoio: links,exercícios.
15
7. Aspectos econômicose sociais
Compreender os aspectos econômicos e sociais ligados a produção de bioetanol.
Ambiente virtual:plataforma Moodle.Apostila didática.Recursos de apoio: links,exercícios.
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
e-Tec BrasilAula 1 - Evolução e estágio atual da produção 17
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 18
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.
e-Tec BrasilAula 1 - Evolução e estágio atual da produção 19
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 20
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
e-Tec BrasilAula 1 - Evolução e estágio atual da produção 21
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 22
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
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 24
• 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.
e-Tec BrasilAula 2 - Produção de cana-de-açúcar 25
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
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 26
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.
e-Tec BrasilAula 2 - Produção de cana-de-açúcar 27
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 28
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
e-Tec BrasilAula 2 - Produção de cana-de-açúcar 29
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 30
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 BrasilAula 2 - Produção de cana-de-açúcar 31
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 34
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
e-Tec BrasilAula 3 - Produção de etanol de cana-de-açucar 35
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 36
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.
e-Tec BrasilAula 3 - Produção de etanol de cana-de-açucar 37
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
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 38
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.
e-Tec BrasilAula 3 - Produção de etanol de cana-de-açucar 39
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 40
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.
e-Tec BrasilAula 3 - Produção de etanol de cana-de-açucar 41
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 42
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
e-Tec BrasilAula 3 - Produção de etanol de cana-de-açucar 43
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 44
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
e-Tec BrasilAula 3 - Produção de etanol de cana-de-açucar 45
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 46
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.
e-Tec BrasilAula 3 - Produção de etanol de cana-de-açucar 47
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 48
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-
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 50
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
e-Tec BrasilAula 4 - Coprodutos do bioetanol de cana-de-açúcar 51
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
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 52
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).
e-Tec BrasilAula 4 - Coprodutos do bioetanol de cana-de-açúcar 53
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 54
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).
e-Tec BrasilAula 4 - Coprodutos do bioetanol de cana-de-açúcar 55
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?
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 56
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).
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 58
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).
e-Tec BrasilAula 5 - Tecnologias atuais e futuras 59
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 60
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
e-Tec BrasilAula 5 - Tecnologias atuais e futuras 61
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 62
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 BrasilAula 5 - Tecnologias atuais e futuras 63
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
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 66
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 68
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
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 70
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.
e-Tec BrasilAula 7 - Aspectos econômicos e sociais 71
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.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 72
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).
e-Tec BrasilAula 7 - Aspectos econômicos e sociais 73
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).
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 74
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.
e-Tec BrasilAula 7 - Aspectos econômicos e sociais 75
Referências
ACMAV. Montagens industriais e locação de guindastes. Disponível em: <http://www.acmavmontagens.com.br>. Acesso em: jul. 2010.
ANA – Agência Nacional de Águas. Manual de conservação e reuso da água na agroindústria sucroenergética. Federação das Indústrias do Estado de São Paulo; União da Indústria da Cana-de-açúcar; Centro de tecnologia canavieira. Brasília: ANA, 2009.
ANFAVEA – Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores. Dados relativos a 2002. 2002. Disponível em: <http://www.anfavea.com.br/tabelas2002.html>. Acesso em: 23 maio 2010.
ANFAVEA – Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores. Dados relativos a 2010. 2010. Disponível em: <http://www.anfavea.com.br/tabelas2010.html>. Acesso em: 23 maio 2010.
BRASIL. Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL. Acompanhamento da expansão da oferta de energia elétrica. Brasília: ANEEL, 2013. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=37&idPerfil=2>. Acesso em: 18 maio 2013.
BRASIL. Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL. Atlas de energia elétrica – Energia solar. 2. ed. Brasília: ANEEL, 2005. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-Energia_Solar(3).pdf>. Acesso em: 18 dez. 2009.
BRASIL. Banco Nacional do Desenvolvimento – BNDES. Bioetanol de cana-de-açúcar: energia para o desenvolvimento sustentável. Organização BNDES e CGEE. Rio de Janeiro: BNDES, 2008.
BRASIL. Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada – IPEA. Biocombustíveis no Brasil: etanol e biodiesel. Série Eixos do Desenvolvimento Brasileiro. Comunicados do IPEA nº 53. Maio de 2010. Disponível em: <http://www.ipea.gov.br/portal/index.php?option=com_alphacontent&view=alphacontent&Itemid=133&limitstart=100>. Acesso em: 26 maio 2010.
BRASIL. Lei nº 12.561 de 25 de maio de 2012. Dispõe sobre a proteção da vegetação nativa; altera as Leis nos 6.938, de 31 de agosto de 1981, 9.393, de 19 de dezembro de 1996, e 11.428, de 22 de dezembro de 2006; revoga as Leis nos 4.771, de 15 de setembro de 1965, e 7.754, de 14 de abril de 1989, e a Medida Provisória no 2.166-67, de 24 de agosto de 2001; e dá outras providências. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 28 maio 2012.
BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento – MAPA. Anuário estatístico da agroenergia. Brasília: Mapa/ACS, 2009. 160 p.
BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento – MAPA. Evolução da produtividade da cana por corte. 2012. Disponível em: <http://www.agricultura.gov.br/arq_editor/file/Desenvolvimento_Sustentavel/Agroenergia/estatisticas/producao/SETEMBRO_2012/evolucao%20podutividade%20cana.pdf>. Acesso em: 16 maio 2013.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 76
BRASIL. Ministério das Minas e Energia – MME. Monitoramento do sistema elétrico brasileiro. Brasília: Secretaria de Energia Elétrica. Boletim de Janeiro, 2010. Disponível em: <http://www.mme.gov.br/see/galerias/arquivos/Publicacoes/Boletim_mensalDMSE/Boletim_Monitoramento_Sistema_Elxtrico_Jan_10.pdf>. Acesso em: 15 jul. 2010.
BRASIL. Ministério do Trabalho e Emprego – MTE. Parecer técnico: processos alternativos para produção de álcool anidro a partir de álcool hidratado. 2001. Disponível em: <http://www.mte.gov.br/seg_sau/comissoes_benzeno_parecer_alcool.asp>. Acesso em: 18 jun. 2010.
BRUMAZI. Soluções Industriais. Disponível em: <http://www.brumazi.com.br>. Acesso em: jun. 2010.
CETESB. Vinhaça – Critérios e procedimentos para aplicação no solo agrícola. Dez. 2006. Disponível em: <http://www.cetesb.sp.gov.br/Tecnologia/camaras/P4_231.pdf>. Acesso em: 20 maio 2009.
CTBE – Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol. Sustentabilidade. Disponível em: <http://www.bioetanol.org.br/interna/index.php?chave=sustentabilidade>. Acesso em: 11 jul. 2010.
DIEESE. Nota técnica: combustíveis e seus reajustes. n. 19. Abr. 2006. Disponível em: <http://www.dieese.org.br/notatecnica/notatec19CombustiveisInflacao.pdf>. Acesso em: 17 maio 2010.
EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária/Agência de Informação. Cana-de-açúcar. 2010. Disponível em: <http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/cana-de-acucar/Abertura.html>. Acesso em: jun. 2010.
FAO. El Estado Mundial de la Agricultura y la Alimentación. Biocombustibles: perspectivas, riesgos y oportunidades. 2008. Disponível em: <http://www.fao.org/docrep/011/i0100s/i0100s00.htm>.
FERRI, Mário Magalhães. Fisiologia vegetal. São Paulo: EPU, 1985.
FESSEL, Tadeu. Imagens do etanol brasileiro. Log Print Gráfica e Logística S.A., 2008. 195 p.
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estastística. Banco de dados agregado. Disponível em: <http://www.sidra.ibge.gov.br/bda/tabela/listabl1.asp?c=1612&n=0&u=0&z=p&o=27&i=P>. Acesso em: 23 maio 2013.
IEL/NC – SEBRAE. O novo ciclo da cana: estudo sobre a competitividade do sistema agroindustrial da cana-de-açúcar e prospecção de novos empreendimentos. Brasília: IEL/NC – SEBRAE, 2005. 337 p.
ILLOVO SUGAR. World of sugar. International Sugar Statistics. 2011-2012. Disponível em: <http://www.illovosugar.co.za/World_of_sugar/Sugar_Statistics/International.aspx>. Acesso em: 13 fev. 2010.
e-Tec Brasil77
ILLOVO. SUGAR. World of sugar. Annual Report 2009. Disponível em: <http://www.illovo.co.za/Libraries/2009_Annual_Report/Annual_Report_2009_Part_6.sflb.ashx>. Acesso em: 13 fev. 2010.
MANZATTO, C. V. et al. (Org.). Zoneamento agroecológico da cana-de-açúcar. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2009. 55 p.
NATIVE. Projeto Cana Verde. Disponível em: <http://www.nativealimentos.com.br/pt-br/cana-verde/introducao.html>. Acesso em: 12 jun. 2010.
UNICA – União da Indústria de Cana-de-Açúcar. Histórico de produção e moagem. 2013. Disponível em: <http://www.unicadata.com.br/historico-de-producao-e-moagem.php?idMn=31&tipoHistorico=2>. Acesso em: 16 maio 2013.
UNICA – União da Indústria de Cana-de-Açúcar. Licenciamento anual de veículos novos no Brasil por tipo de combustível. 2012. Disponível em: <http://www.unicadata.com.br/listagem.php?idMn=54>. Acesso em: 16 maio 2013.
VLC, Indústria e Comércio LTDA. Disponível em: <http://www.vlc.ind.br/coluna_de_destilacao.php>. Acesso em: 22 jul. 2010.
ZARPELON, Florenal. As especificações do álcool focadas para o mercado mundial. 2008. Disponível em: <http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Repositorio/Especificacoes_do-Alcool_Focado_para_Mercado_Mundial_000fxgfcrtu02wyiv80soht9hal6t8qx.pdf>. Acesso em: jul. 2010.
Tecnologia de Produção de Bioenergia IIe-Tec Brasil 78
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.
e-Tec Brasil79
Top Related