REVISTA FACTO
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Set-Out 2008 • ANO II • ISSN 2623-1177
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//Artigo

Produção brasileira de bioetanol

Criada em 29 de julho, a Petrobras Biocombustível, subsidiária integral da Petrobras, iniciou suas atividades com a missão de fortalecer a atuação da companhia no segmento. A empresa é responsável pelos projetos de produção de biodiesel e etanol para os quais estão previstos investimentos de US$ 1,5 bilhão no período de 2008 a 2012. Com a criação da empresa, a companhia se prepara para atender parte da demanda mundial crescente por biocombustíveis, além de reforçar seu compromisso com o meio ambiente e com o desenvolvimento social de forma sustentável. Os biocombustíveis contribuem para a redução do aquecimento global e possibilitam geração de emprego e renda, principalmente no campo, com a utilização da agricultura familiar para a produção de matérias-primas. A produção de biocombustíveis também permitirá maior autonomia no suprimento de óleo diesel e menos dependência do mercado externo, reduzindo o volume de importações, o que contribui para melhorar o resultado da balança comercial brasileira. Portanto, não há dúvidas no ambiente empresarial do país da importância do programa, mas há sim as apostas inerentes a situações onde as oportunidades são inúmeras e os caminhos ainda não percorridos. O biodiesel, por exemplo, desponta como um destaque neste cenário.

Desde janeiro, por lei, todo diesel comercializado no país deve ter uma parcela de biodiesel. Mas muitos outros horizontes se abrem. Uma das possibilidades promissoras no futuro do biocombustível no Brasil é o desenvolvimento de processos de hidrólise para produção de bioetanol a partir da celulose, pesquisa em franco amadurecimento, que entrará em breve em estágio de estudos de viabilidade econômica. Procuramos dosar o entusiasmo por novas rotas de produção sustentável, contemplando nesta edição o depoimento da área de Pesquisa e Desenvolvimento com uma visão estratégica de negócios em médio e longo prazo. A boa notícia é que os depoimentos da pesquisadora Lídia Santa Anna, do Centro de Pesquisas e Desenvolvimento da Petrobras (Cenpes), e do diretor Industrial da Petrobras Biocombustível, Ricardo Castello Branco, reforçam a confiança brasileira em liderar os processos de produção de biocombustíveis no mundo.

Estratégia também para diminuir a demanda de importação de diesel

O investimento da Petrobras em biocombustíveis é impulsionado pelo destaque que as energias renováveis vêm ganhando no cenário internacional. Além disso, o Brasil apresenta condições que poucos países têm no mundo para produção de biocombustível, possuindo 350 milhões de hectares de terras agriculturáveis dos quais apenas 0,7% são usados para a produção atual de biodiesel e 1% para produção de etanol. O país tem sol, água, agricultura desenvolvida, tecnologia para produção, logística e mercado estabelecido através de adição obrigatória de biodiesel no diesel, além de vocação natural para a produção de oleaginosas próprias para a produção de biodiesel.

No Brasil, além da experiência pioneira com o etanol veicular, o biodiesel já é uma realidade: desde janeiro, por lei, todo diesel comercializado no Brasil deve ter uma parcela de biodiesel. A lei prevê que essa parcela aumente progressivamente. Para garantir o bom rendimento do combustível, ampliar as possibilidades de matérias-primas e aperfeiçoar as perspectivas econômicas do biodiesel, a Petrobras vem desenvolvendo pesquisas e testes com diferentes rotas tecnológicas, usando uma ampla variedade de oleaginosas.

O biodiesel é uma das maneiras de introduzir na matriz energética um percentual de combustível renovável e, conseqüentemente, uma alternativa para a redução do aquecimento global. Assim, passou a fazer parte da matriz energética brasileira a partir do marco regulatório, através da lei 11.097/2005, publicada no Diário Oficial da União em 13/01/2005. Em janeiro de 2008, a mistura de 2% de biodiesel no diesel vendido no Brasil passou a ser compulsória. A porcentagem de fonte renovável no combustível mineral foi batizada de B2. No dia 1º de julho deste ano, a mistura ganhou mais um ponto percentual, passando para 3% (B3). De acordo com a legislação em vigor, a adição de biodiesel no diesel em 2013 será de 5%(B5).

A exportação brasileira de etanol

O etanol exportado atualmente não é produzido pela Petrobras, mas comprado no Brasil e depois exportado. O primeiro etanol produzido pela Companhia está previsto para 2010 por meio do Complexo Bioenergético (CBio), que está sendo implementado no município de Itarumã, no estado de Goiás. O projeto conta com a parceria da empresa japonesa Mitsui e da brasileira Itarumã Participações. Esta primeira unidade vai produzir anualmente 200 milhões de litros de etanol voltado para o mercado japonês.

A Petrobras exporta hoje cerca de 400 milhões de litros de etanol e deverá fechar 2008 com as exportações totalizando 500 milhões de litros. A meta da empresa é chegar em 2012 com a produção de 4,75 bilhões de litros de etanol voltados para exportação. Para isso, está projetada a construção de 20 Complexos Bioenergéticos, seguindo o modelo de parcerias com empresas nacionais produtoras de etanol e empresas internacionais que disponham de mercado para exportação.

É bom lembrar que está provado que cultivo de cana-de-açúcar para a produção de etanol no Brasil não contribui em nada para uma crise mundial dos alimentos, pois quase a metade do país (350 milhões de hectares) é de terras agriculturáveis e apenas 1,7% é usada na produção de etanol e biodiesel. Muito pelo contrário, a produção brasileira de biocombustíveis somente contribui para a situação global na redução do aquecimento atmosférico, pois os biocombustíveis são produzidos a partir de diversas plantas que, no processo de fotossíntese, recuperam o carbono emitido e, por se tratarem de uma energia renovável, seguramente são parte importante da solução tão esperada para os problemas de sustentabilidade na produção de energia. O Brasil desponta no cenário internacional com o maior potencial para a produção de biocombustíveis, tendo seguramente um papel importante na diversificação da matriz energética mundial e apresentando alternativas para atender a demanda interna e ainda para exportação.

Complexos Bioenergéticos

Para a produção de etanol, a Petrobras Biocombustível criou um modelo de negócio que pretende replicar pelo Brasil. Os chamados Complexos Bioenergéticos (CBios) têm como política a busca de parcerias com empresas internacionais, que garantam mercado, e produtores nacionais de cana-de-açúcar. Com esse modelo, a meta é atingir em 2012 a produção e exportação anual de 4,75 bilhões de litros de etanol. Como o próprio nome sugere, os Complexos Bioenergéticos têm mais de uma função. Além do etanol, os CBios produzirão energia elétrica a partir do bagaço da cana, gerando renda a partir do reaproveitamento da principal matéria-prima.

As pesquisas desenvolvidas pela Petrobras abrem perspectivas para a produção de biodiesel com a utilização mais intensa de oleaginosas abundantes na flora brasileira, como a mamona e o dendê, testados em duas usinas experimentais no Rio Grande do Norte, no Núcleo Experimental de Energias Renováveis, braço do Centro de Pesquisas & Desenvolvimento da Petrobras (Cenpes).

Além de aprimorar as tecnologias já utilizadas, a Petrobras investe no desenvolvimento de biocombustíveis de 2ª geração – aqueles que, em vez de utilizar biomassa plantada especialmente para este fim, como oleaginosas, têm como matéria-prima resíduos como o bagaço e a palha de cana, a casca de arroz ou a serragem de madeira. Uma dessas tecnologias é a gaseificação de biomassa para sua conversão em combustíveis líquidos sintéticos. Outra rota promissora é a do bioetanol ou etanol de lignocelulose, álcool combustível produzido com a ação de enzimas.

Etanol de lignocelulose: uma experiência promissora

A pesquisadora Lídia Santa Anna trabalha na linha de pesquisa que utiliza resíduos agroindustriais para produzir um tipo diferente de álcool combustível: o etanol de lignocelulose, também conhecido como bioetanol, que vem sendo testado em escala-piloto em uma unidade experimental instalada no Centro de Pesquisas & Desenvolvimento da Petrobras (Cenpes). A Petrobras tem como objetivo, nesta fase de pesquisa na planta piloto, a obtenção de dados que permitam a realização do projeto e a construção de uma planta de demonstração para início de operação em 2010.

A rota tecnológica utilizada pelo Cenpes para o bioetanol utiliza enzimas no processo de obtenção de açúcares a partir da celulose existente nos resíduos como o do bagaço de cana-de-açúcar. A companhia desenvolve essa pesquisa em parceria com a Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), com a Universidade de Brasília (UnB) e com a Universidade Federal do Amazonas (Ufam). “O trabalho em conjunto da Petrobras com universidades foi intensificado em 2004, aumentando a integração da experiência acadêmica à capacidade tecnológica do Cenpes nessa área”, diz a pesquisadora que coordena o projeto. No atual estágio de testes na unidade-piloto, com uma tonelada de bagaço de cana é possível gerar 220 litros de etanol. Questionada sobre a posição desta pesquisa brasileira no cenário mundial de busca por soluções alternativas de biocombustível, Lídia relatou que este tipo de pesquisa ainda está em escala piloto e em escala demonstrativa em todo mundo. “Ainda não existe uma planta industrial ou comercial desta tecnologia implantada em nenhum país. Isso porque existem vários gargalos tecnológicos e econômicos para que o projeto possa realmente se tornar uma realidade”, explica. “Alguns destes obstáculos envolvem a produção de enzimas, equipamentos específicos e até a matéria-prima, já que cada resíduo industrial possui uma especificidade diferente. Esses obstáculos precisam ser ultrapassados para que realmente exista um processo viável economicamente. O processo brasileiro possui uma viabilidade econômica muito grande, à frente de qualquer outro processo conhecido até aqui. O bagaço da cana-de-açúcar é o resíduo mais expressivo do país, sendo a planta experimental capaz de produzir mais litros de etanol por tonelada de bagaço. É um aproveitamento excepcional que ainda pode ser melhorado”. Na etapa atual, os pesquisadores buscam a otimização do processo de produção e têm como objetivo alcançar a marca de 280 litros por tonelada de bagaço no mesmo equipamento. A planta-piloto de bioetanol de lignocelulose coloca a Petrobras na posição de vanguarda em relação aos biocombustíveis de segunda geração, aqueles produzidos a partir de resíduos agroindustriais e que não competem de maneira alguma com a produção agrícola voltada para alimentos. O projeto já rendeu dois registros de patente para a Petrobras, sendo que um deles atingiu um marco especial: foi o milésimo pedido encaminhado pela companhia ao Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI).

Embora o país tenha cerca de 40 anos de experiência na produção de etanol à base de cana-de-açúcar, as novas condições surgidas em anos recentes – como o alto preço do petróleo e as mudanças climáticas – levaram a uma busca por maior rendimento do processo de forma a suprir o esperado aumento da demanda pelo produto. O etanol lignocelulósico é considerado o principal produto da nova geração de biocombustíveis e, por isso, diversos países estão investindo alto no seu desenvolvimento. Assim, o aprimoramento do processo tecnológico é a única maneira que o Brasil tem de se manter na vanguarda do avanço tecnológico em biocombustíveis, consolidando uma vocação natural do país, reconhecida mundialmente.

O bioetanol permitirá o incremento da produção de álcool com a mesma área agrícola plantada. A partir dos resultados das pesquisas usando o bagaço de cana, um dos resíduos agroindustriais mais gerados no Brasil, a Petrobras desenvolverá trabalhos adicionais visando o aproveitamento econômico de outros resíduos vegetais. “Podemos utilizar vários resíduos de lignocelulose, várias gramíneas. Nós estamos usando o bagaço, mas a palha também pode ser aproveitada. Tanto palha da cana como de outras matérias-primas. Além de resíduos vegetais, valem todos os materiais que possuem celulose. Outra matéria prima que será utilizada nos testes é a torta de mamona, resíduo amiláceo do processo de produção do biodiesel a partir de mamona”, conta a pesquisadora. “A abundância do bagaço da cana-de-açúcar é um fator de grande relevância na escolha desta matéria-prima. Ele é o resíduo mais abundante no nosso país justamente por causa da produção de etanol. Além disso, o bagaço tem as frações de carboidratos bem acessíveis e é um material que tem um teor de lignina baixo, o que facilita o trabalho”. A verdade é que o cenário é muito promissor. Através do bagaço é possível aumentar em até 40% a produção de etanol, descartando a demanda de aumento de plantio. O Brasil tem hoje uma produção de etanol substancial que está entre 20 e 23 bilhões de litros por ano e este valor pode ser aumentado em 40% através dos resíduos da sua própria produção.

Toda a questão de viabilidade passa pelo teste da produção em escala industrial, porém nenhuma pesquisa em todo mundo entrou ainda nesta etapa. “Hoje, não é possível prever quem sairá na frente neste sentido. Cada país possui seus problemas específicos: os Estados Unidos têm a dificuldade de encontrar matéria-prima, por isso, o resíduo que eles estudam é mais complexo, é o resíduo de milho. Já o Canadá trabalha um pouco mais com a palha, a Europa trabalha com palha e com resíduo de madeira. Cada país tenta encontrar soluções para sua principal matéria-prima residual, o que cria gargalos distintos, porque cada material é um caso especial. Então, ninguém se atreve a dizer quando isso vai realmente acontecer”, explica Lídia. “Alguns se arriscam a atribuir períodos prováveis em função dos avanços percebidos: o departamento de energia norte-americano aposta que o Brasil, possivelmente, terá essa tecnologia a partir de 2012. Mas, a verdade é que não há nada de concreto. Na minha opinião, ainda existe uma imaturidade na discussão deste assunto no país.” O conceito de biorrefinaria já está sendo adotado em todo o mundo e se espera que em 2015 já seja uma realidade industrial. A Petrobras prevê que em 2010 seja construída uma planta semi-industrial de bioetanol no país.

A visão empresarial sobre o etanol de segunda geração

Ricardo Castello Branco, diretor Industrial da Petrobras Biocombustível, acredita no potencial de expansão de biocombustíveis de primeira geração, mais obviamente sabe que, apesar da capacidade inigualável de expansão de terras agricultáveis no país, haverá o limite imposto pelas ameaças a ecossistemas sensíveis. Por isso, se justifica a aposta da empresa na pesquisa avançada de biocombustíveis de segunda geração. “Existem diversos tipos de rotas orientadas para a produção de etanol de segunda geração, como é o caso da hidrólise enzimática. Além disso, existem também aquelas orientadas para a produção de outros substitutos do diesel que seriam biodieseis de segunda geração, diferente daquilo que a gente faz hoje. Estamos abrindo todas as possibilidades para descobrir aquilo que será mais promissor para o nosso caso e estas alternativas vão conviver no futuro, não haverá uma aposta única”, explica. “Na ampla linha de pesquisa do Cenpes em biocombustíveis, hoje a que de fato demonstra maior potencial, maior capacidade de resposta em prazo mais curto – o que não quer dizer em curto prazo – é a tecnologia da hidrólise enzimática.” De acordo com o diretor Industrial, a Petrobras percebe que esta tecnologia tem um grande potencial de desenvolvimento de negócios, porém em um horizonte superior a cinco anos de desenvolvimento, devido a necessidade de amadurecimento do projeto e exatamente dos testes de viabilidade em planta industrial. Hoje, os pesquisadores já trabalham no projeto de construção de uma planta de demonstração no próprio Cenpes, um estágio intermediário entre a bancada do laboratório e os testes em escala industrial que garantiriam a viabilidade econômica da proposta.

Ricardo comenta que o etanol de celulose é rota mundialmente mais aceita e reconhecidamente promissora, por isso está em um estágio de pesquisa mais avançado em todo mundo, assim como na Petrobras. No entanto, o executivo prevê que em 2020, ou seja, em um cenário de longo prazo, esta não será uma rota exclusiva. Será necessário distribuir a produção em diversas rotas. “Certamente o Brasil estará muito bem posicionado com o etanol de segunda geração por hidrolise enzimática, porém temos que investir também em pesquisas alternativas, como a produção de um diesel sintético, por exemplo, por meio de gaseificação simples, uma rota que vem sendo tratada pelos pesquisadores pela sigla BTL, que vem do inglês, Biomass to Liquid.”, comenta. O executivo deixa claro que deve ser dada a ênfase à rota enzimática, mas que não gostaria de passar a mensagem de que esta é a única opção ou necessariamente a melhor entre todas as que estão sendo pesquisadas. Na sua opinião, é a rota onde há mais investimentos e, portanto, a que está mais avançada em todo mundo. “Acredito que possamos descobrir opções ainda melhores. Há muito ainda o que ser feito e várias rotas conviverão no futuro, viabilizando um caminho sustentável”, afirma. “O etanol enzimático é um ótimo substituto da gasolina, porém um país como o nosso, que tem uma extensa frota de diesel, precisa de um substituto formulado para substituí-lo. O biodiesel que é primeira geração tem a possibilidade de evoluir para a rota BTL, o que serviria para aumentar o percentual verde da produção do diesel. Assim como considero uma rota de grande potencial, voltando um pouco até para a primeira geração, mas que as vezes é classificada como de segunda geração porque não compete com a produção de alimentos, seria a produção de biodiesel a partir de algas, muito promissora também. O Cenpes já tem pesquisas neste campo. Na verdade, você consegue produzir com microalgas por hectares muito mais biomassa e muito mais óleo. O percentual de gordura nas algas chega a 40%”, explica. “É lógico que há ameaças para o ecossistema, mas são processos em estudo. Já há algumas empresas anunciando inclusive esta produção comercial com otimismo.” Resumindo, a visão de futuro da Petrobras Combustível é que diversas soluções diferenciadas serão desenvolvidas e viáveis comercialmente em termos de tecnologia para atender necessidades diferenciadas.

Na opinião do executivo, o Brasil precisa reconhecer que existem empresas em diferentes países, como os Estados Unidos, por exemplo, que estão investindo muito recursos em Pesquisa & Desenvolvimento no segmento de biocombustíveis. Portanto, apesar de estarmos à frente uma vez que já estamos financiando uma planta de demonstração, não existe nenhuma garantia de que o governo financiará a construção de unidade em escala industrial. Além disso, se em outros países o etanol for subsidiado, o objetivo de demonstrar que ele é economicamente viável cai por terra. É necessário lidar com todas estas variáveis de negócio e comércio internacional. Ricardo explica que o esforço dos Estados Unidos, por exemplo, passa por subsidiar a produção desse etanol e não existe nenhuma proposta desse tipo no Brasil. “Não podemos afirmar que não existirá algo semelhante no Brasil no futuro, mas não há indícios de tal intenção. Até porque a necessidade dos Estados Unidos é muito maior, pois desejam deixar de depender de importação de etanol e o etanol de milho é muito caro. Onde o cenário é realmente mais promissor para nós? O nosso potencial para produção de segunda geração é muito maior, porque a melhor matéria-prima até hoje encontrada é o bagaço de cana, que temos em abundância”, determina.

Investimento e parcerias

Apesar de não ter autorização para revelar cifras, Castello Branco confirma que a Petrobras está planejando investimentos em pesquisa que nos deixarão ombro a ombro com outras empresas internacionais. Obviamente, não é o caso de comparar com o que o governo dos Estados Unidos pode proporcionar em termos de subsídios, conforme foi citado. Porém, de acordo com o executivo, os investimentos previstos nos deixam confortáveis na comparação com outras empresas internacionais e multinacionais. Além disso, o Cenpes está propenso a fazer parcerias. Com algumas parcerias bem sucedidas já firmadas, o futuro próximo promete o compromisso com novas instituições de ponta em todo mundo, que vão ajudar a acelerar o desenvolvimento da pesquisa nacional. “De forma nenhuma, pensamos em concluir este movimento sozinhos”, afirma. Castello Branco se refere a empresas produtoras de enzimas e instituições de pesquisas no exterior.

O executivo é simpatizante da idéia de biorrefinaria, que considera se encaixar muito bem no contexto da produção brasileira. “Na verdade, a Petrobras Biocombustíveis não examinou nenhum caso concreto de um arranjo produtivo desse gênero, até porque nosso negócio está focado em tecnologias que estão em processo de desenvolvimento. Porém, sem dúvida, temos a intenção de acompanhar a evolução desse conceito e fazer os estudos próprios de viabilidade econômica, usando as informações do Cenpes sobre as diversas tecnologias que poderiam estar agregadas em uma única unidade de produção. Vamos discutir o assunto mais adiante certamente, sempre com a perspectiva de parcerias, mas não há nada que já esteja planejado”, termina.

O PROCESSO DE PRODUÇÃO DO BIOETANOL

1) O processo de fabricação de etanol a partir de resíduos vegetais é dividido em quatro etapas. Na primeira etapa, há o pré-tratamento do bagaço de cana, e neste trabalho foi adotado o processo de hidrólise ácida branda, onde no reator o resíduo é submetido a quebra da estrutura cristalina da fibra do bagaço de cana e a recuperação de açúcares mais fáceis de hidrolisar.

2) Em seguida, vem a etapa de deslignificação. É retirada a lignina, complexo que dá resistência a fibra e protege a celulose da ação de microorganismos, porém, apresenta grande inibição ao processo fermentativo.

3) Na terceira fase, o líquido proveniente do pré-tratamento ácido, rico em açúcares, é fermentado pela levedura Pichia stipitis adaptada para ser utilizado nesta fermentação. O sólido proveniente da etapa de deslignificação rico em celulose, também é tratado: ele passa por um processo de sacarificação (transformação em açúcares) por meio de enzimas e é fermentado pela levedura Sacharomyces cerevisiae, o mesmo microorganismo utilizado  na  fabricação de pães. A Petrobras ainda estuda as enzimas mais eficazes para este processo de fabricação, testando enzimas disponíveis no mercado e pesquisando novos preparados enzimáticos.

4) Na etapa final, ambos os líquidos provenientes das diferentes fermentações são destilados. O produto desta destilação é o etanol, que possui as mesmas características daquele fabricado a  partir da cana em processo industrial.

UMA ALTERNATIVA: A GASEIFICAÇÃO DA BIOMASSA

– A gaseificação é um processo antigo. Londres foi iluminada no século XIX com gás resultante da gaseificação de carvão. Ficaram também famosos no período da Segunda Guerra Mundial os chamados gasogênios, utilizando carvão ou lenha gaseificada para substituir a gasolina nos automóveis não militares. Mais de um milhão de veículos foram convertidos em todo o mundo no período. Esta tecnologia foi abandonada após a Segunda Guerra Mundial, devido aos baixos preços do petróleo.

– A moderna gaseificação de biomassa, aperfeiçoada no final do século XX, utiliza resíduos renováveis e é um processo bastante flexível permitindo não só a utilização de diversas matérias primas, como também a geração de diversos produtos. É possível utilizar o gás de síntese, um composto de monóxido de carbono e hidrogênio gerado no gaseificador, para a geração de energia elétrica, térmica ou o processamento e conversão em biocombustíveis sintéticos, produtos químicos de alto valor agregado e fertilizantes. Na produção de diesel, alcoóis e outros combustíveis e lubrificantes, o processo é denominado BTL (biomass to liquids).

– Esta tecnologia abre possibilidades para a geração de biocombustíveis à base de resíduos agrícolas, florestais e agroindustriais – como o bagaço de cana, a casca de arroz e a serragem de madeira – produzindo derivados como óleo diesel, nafta, lubrificantes, parafinas, fertilizantes e também alcoóis com alta qualidade. O Centro de Pesquisas & Desenvolvimento da Petrobras (Cenpes) está trabalhando em parceria com a Universidade Federal de Itajubá e com a Unicamp no desenvolvimento de uma planta piloto de BTL.

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