Na crise completa por onde começa?
Criando minipolos agroenergéticos geridos por cooperativas de produtos de
mandioca.
É UMA TENDENCIA HUMANA VIVER O PRESENTE
CONVICTO DE QUE TUDO ESTA SOB CONTROLE, ATÉ QUE UMA CRISE VENHA A DEMONSTRAR A
FALSIDADE DA PROMESSA.
Em função da abundância do petróleo,
os complexos petroquímicos respondem pela quase totalidade da produção de
etileno, propileno, butenos e outros compostos fundamentais para a alimentação
da vasta cadeia de produtos que permeiam o dia a dia da vida humana no planeta.
Outras fontes raramente têm sido empregadas, por razões econômicas.
No entanto, dois países configuram
uma exceção: o Brasil e a Índia. Em ambos, o pujante desenvolvimento da cultura
da cana de açúcar abre a possibilidade do emprego do etanol em substituição aos
derivados do petróleo, com franca vantagem para o Brasil devido ao
desenvolvimento da técnica e do volume de produção.
O uso do etanol como matéria-prima
não é uma novidade. Há mais de um século tem sido empregado na produção de
moléculas com maior valor agregado, devido à facilidade com que é obtido via
fermentação de açúcares de várias fontes naturais. Antes que o petróleo se
afirmasse como a principal fonte de compostos orgânicos para indústria química
pesada, o etanol teve seus dias de glória, como atesta a multiplicidade de
patentes então registradas.
Na época da Segunda Grande Guerra, o
emprego do etanol intensificou-se em função dos esforços de guerra. A Alemanha,
a maior potência em química pesada e química fina do planeta nessa fase,
produzia então borracha sintética a partir do álcool.
Após o término do conflito, os
campos petrolíferos do Oriente Médio ficaram sob o controle dos Estados Unidos
e da Inglaterra, resultando em uma oferta de petróleo em quantidade e a preços
muito baixos, inviabilizando a alcoolquímica, de forma particular para países
que não dispõe de clima para a cultura da cana-de-açúcar.
No Brasil, Índia e Austrália, ao
longo das décadas de 1950 e 1960, a alcoolquímica ainda manteve seu espaço,
face ao preço competitivo do etanol em relação ao petróleo: são países que
então não dispunham de fontes domésticas de petróleo, mas cultivavam a cana.
Especificamente no Brasil, o fim da
década de 1960 e início da de 1970 marcou o começo do desenvolvimento da
indústria química com projetos próprios e grandes empreendimentos, que mudaram
toda a estrutura doméstica, no tocante à produção dos insumos químicos básicos,
tudo isso calcado na petroquímica, com tecnologia e preços imbatíveis.
Deve-se considerar que a
disponibilidade do etanol em larga escala para embasar com segurança tal
impulso estava, nesse momento, completamente fora de qualquer cogitação.
Esse panorama sofreu forte impacto
com a primeira crise do petróleo, desencadeada em 1973 e agravada em 1979. A
resposta do Brasil veio em 1975, com o programa ProÁlcool, voltado para o
combustível automotivo, com o ideário e engenharia gerados no CTA, em São José
dos Campos.
O programa foi um sucesso: na safra
1979-1980, já se produzia 3,4 bilhões de litros de etanol e, no ápice, chegou a
12,4 bilhões de litros na safra 1986-1987. Este soçobrou em 1989: a elevação
dos preços do açúcar no mercado internacional em 1988 tornou muito mais
atrativa sua venda, em lugar de convertê-lo em etanol, provocando a falta do
produto no mercado interno e o descrédito ao programa.
Processo semelhante ocorre no período
que abrange as safras 2009 e- 2010, pelos mesmos motivos: fatores climáticos
reduziram a safra de açúcar indiano, com consequente elevação dos preços
internacionais e redução da oferta de etanol no mercado interno.
Embalada no sucesso do plano, a
ciência brasileira voltou-se para as possibilidades que o etanol farto abriam,
retomou os estudos da década de 1950 e reviu velhas lições ditadas pelas
necessidades de 1940, tanto que em 1981 realizou-se o I Congresso Brasileiro de
Alcoolquímica em São Paulo, com participação ativa de pesquisadores do Cenpes /
Petrobras.
É uma tendência humana viver o dia
convicto de que tudo está sob controle, até que uma crise demonstre a falsidade
da premissa, assim, velhas ideias, recheadas com novas e muito mais eficientes
tecnologias, não chegaram à maturidade de projetos industriais concretos, que
de resto levam tempo para serem concretizados: a falência do Pró-Álcool
paralisou eventuais projetos em andamento. As unidades industriais que
produziam seus insumos químicos a partir do etanol, operacionais já na década
de 1970, continuaram a operar regularmente no Brasil, e é assim até hoje.
As décadas de 1990 e 2000 viram
novamente o predomínio incontestável da petroquímica. A elevação estratosférica
dos preços do petróleo, no entanto, fez que a alcoolquímica voltasse às mesas
de projeto, e a crise de 2007 de pronto colocou-a na prateleira, a espera de
novas crises ou necessidades, como uma nova alta no preço do petróleo, puxada
pelo consumo mundial, ou ainda o aceno atual do aquecimento global. A conclusão
do Fórum de Copenhague, no entanto, é um sério indicativo de que a via política
dificilmente marcará uma posição clara na direção dos insumos renováveis,
forçado pelas pressões de interesses inerentes à própria estrutura que controla
o poder na sociedade.
As regiões NORTE-NORDESE apresentam uma
grande potencialidade de produção de frutas tropicais e plantas básicas para a
alimentação humana e animal. Nessa potencialidade, destaca-se a do cultivo da
mandioca, de baixa exigência de qualidade de solo e com possibilidade de
produção ao longo de quase todo o ano.
Ligado a realidade dos pequenos agricultores
da região Norte-Nordeste esta a produção da mandioca que possui alto teor de
amido (20% a 30%), além de servir de base para uma alimentação de subsistência
humana, o cultivo desta também permite ao pequeno agricultor a criação de
suínos alimentados pela ração obtida por meio do aproveitamento dos resíduos
resultantes do processamento da planta.
O processamento para a produção de
produtos de maior valor agregado – como a tapioca e bioetanol para a produção
de bebidas alcoólicas – é ainda incipiente e pode ser mais bem explorada no
Brasil. A fécula (amido de mandioca) é a substância nobre da raiz da mandioca,
de enorme versatilidade como insumo industrial. Deve-se ressaltar que a Embrapa
tem desenvolvido excelentes trabalhos relativos à mandioca, por meio de seu
Centro de Estudos localizado em Cruz das Almas – BA.
Esta tem uma excelente
infraestrutura técnica para apoiar os agricultores no cultivo da mandioca,
tanto na orientação dos tipos da mandioca a serem plantadas bem como nas
técnicas de plantio. Numa figura com a mostra da árvore do amido de diversas
fontes de matéria-prima vegetal novamente pode-se observar os inúmeros produtos
alimentícios e industriais que podem ser viabilizados a partir de cultura da
mandioca e de outros produtos agrícolas.
Deste modo paralelamente ao
processamento industrial da mandioca para a obtenção de derivados de maior
valor agregado, em paralelo, poderiam ser implantadas miniusinas para a
produção de álcool combustível a partir da mandioca, ou seja, o aproveitamento da
planta na região Norte-Nordeste poderia ser feito por meio da implantação de minipolos
agroenergéticos.
O álcool combustível produzido seria
destinado ao uso dos agricultores produtores de mandioca, sócios das entidades
jurídicas formadas para a industrialização desta, com comprometimento formal de
fornecimento da matéria-prima da mandioca necessária para a miniusina de
álcool.
O minipolo agroenergético seria
formado por duas entidades: Miniusina de álcool: destinada a produzir álcool
combustível a partir da mandioca.
De imediato, poderia ser definida
como uma miniusina com as seguintes características: Capacidade de produção:
10.000 l/dia; Matéria-prima necessária: raízes de mandioca com teor médio de
amido igual a 30% (66 t/dia); e Esquema de produção: a miniusina deverá operar
330 dias/ano, 24 h/dia, em três turnos de oito horas.
Considerando-se um consumo médio de
300 l/mês por automóvel, a miniusina poderá sustentar 1.000 veículos
consumidores de álcool. Descritivo do processo: basicamente, o processo de
produção de álcool combustível a partir de mandioca ocorre de acordo com as
seguintes etapas:
Recebimento
e preparo da matéria-prima: esta etapa inclui a inspeção para
verificar a inexistência de objetos estranhos, pesagem, estocagem, lavagem e
despelamento.
Cominuição
(moagem): a mandioca é picada e moída para redução de suas dimensões a fim de facilitar
as etapas seguintes do processo.
Cozimento:
feita para gelatinizar o amido contido nas células da mandioca para permitir a
ação dos sistemas enzimáticos na hidrólise subsequente.
Hidrólise:
o amido gelatinizado é transformado em açúcar pela ação de enzimas previamente
preparadas, resultando o mosto principal que vai para a fermentação.
Fermentação:
os açucares contidos no mosto são convertidos em álcool etílico pela ação de
leveduras. Durante a fermentação dióxido
de carbono (CO2) é
produzido, o qual pode ser recuperado para uso industrial.
Destilação
e retificação: o vinho filtrado é pré-aquecido e
enviado para o sistema de destilação e retificação, no qual recebe calor para
sua liberação do vinho e recuperação do álcool etílico.
A bebida efluente do citado sistema
sai praticamente isenta deste último. O álcool etílico recuperado no sistema é
resfriado e enviado para tancagem.
Tratamento
de efluentes: os efluentes líquidos são tratados e
parte retorna ao processo. O tratamento é feito para as reduções da demanda
biológica de oxigênio (DBO) e da demanda química de oxigênio (DQO), principalmente
do vinhoto.
Este último poderá ser utilizado
como fertilizante, sendo lançado diretamente sobre a plantação de mandioca. Por
digestão anaeróbica do vinho, pode-se produzir gás metano, o qual é queimado
nas caldeiras de geração de vapor da usina de álcool.
Equipamentos
principais: os equipamentos da usina de álcool
são constituídos por balança, bombas diversas, caldeira, colunas de destilação,
dornas, filtros, lavadores, misturadores, moinhos, picador, tanques,
transportadores, trocadores de calor e vasos de pressão diversos. Todos os
equipamentos poderão ser fabricados e fornecidos pela indústria nacional.
A miniusina de álcool necessitará da
seguinte estrutura de mão de obra direta para operação: 28 pessoas – para três
turnos, incluindo feriados; para suporte da operação: cinco pessoas; para o
gerenciamento e a administração: seis pessoas. Mini-indústria: destinada a
processar a mandioca para a linha de alimentos. A linha de produção deverá ser
definida conforme o potencial de mercado a ser levantado.
Em ambos os casos, as entidades
deveriam ser cooperativas formadas
por produtores de mandioca, sócios diretos destas, os quais teriam os seguintes
compromissos formais: a plantação de mandioca não poderá ultrapassar 20% da
área de sua propriedade e deverá seguir regras de rotatividade das plantações;
e fornecer mandioca para a operação de três a cinco dias de operação da entidade
formada, dependendo da área agrícola de sua propriedade.
Também poderia ser integrada nos minipolos
agroenergéticos a cana-de-açúcar.
Apresenta-se a árvore simplificada
de derivados da sacarose e mostram-se os processos e os produtos que poderão
ser obtidos da sacarose extraída desta cultura.
A produção de combustíveis
automotivos, tomando como ponto de partida a transformação de materiais
orgânicos renováveis é, pela sua própria natureza, um fator de geração de renda
voltado para a área agrícola e, portanto, diretamente ligado à renda das
comunidades distantes dos grandes centros urbanos fortemente industrializados.
Sua produção exige a transformação in
loco das matérias-primas face ao custo do
transporte, alocando a agroindústria em comunidades pouco industrializadas,
sendo, portanto, um fator positivo no adensamento da cadeia produtiva, além da
evidente necessidade de extensas áreas cultivadas, que por si só promovem a
inclusão da comunidade na cadeia produtiva.
Pode-se separar a produção do
biocombustível segundo o tipo de matéria-prima empregada: etanol obtido pela
fermentação de açúcar extraído da cana; etanol obtido pela fermentação de
açúcar gerado pela conversão química de amidos; etanol obtido pela fermentação
de açúcar gerado pela conversão química da celulose; e conversão de óleos
vegetais em compostos que podem ser empregados como combustível em motores
movidos a óleo diesel, sem alteração do motor.
A produção do etanol a partir da
cana-de-açúcar é uma tecnologia plenamente desenvolvida e dominada pelo Brasil.
Seu incentivo e planejamento da expansão passam naturalmente pela criação de
infraestrutura que permita a correção dos solos a serem empregados e a
disponibilização de água.
No caso, a água acaba por ser o
fator limitante e que exigirá os maiores investimentos, passando pela
perfuração de poços e pelo gerenciamento de açudes.
É evidente que em áreas com grandes
variações na disponibilidade de água, a criação de uma estrutura que abra a
perspectiva não de abundância, mas de correta distribuição por si só, será um forte
fator de adensamento produtivo.
O tipo de cultura que a esse sistema
se agrega não somente deverá ser seletivo em não gerar apenas matéria-prima
para ser exportada para outras regiões, mas também dispor de meios, por simples
que sejam, de transformá-la para agregar valor e gerar trabalho.
As grandes áreas do sudoeste do
Brasil ocupadas por canaviais geram riquezas que se traduz no evidente
desenvolvimento social das comunidades em que estão alocadas.
O etanol obtido pela fermentação de
amidos realizada pela transformação química destes, nos países de clima mais
frio que o Brasil, tem como fonte o amido de milho ou de outros grãos,
empregando matéria-prima valiosa.
Some-se a isso o fato de que o
processo industrial exigido em sua manufatura percorre rotas mais dispendiosas
que aquela da cana-de-açúcar, incluindo-se um maior dispêndio de energia.
Para países da América Latina ou da
África, o emprego de grãos não faz sentido: seu uso como alimento humano ou
animal é muito mais importante. No entanto, há a possibilidade de se empregar a
mandioca. Esta planta apresenta um elevado teor de amido, sua cultura não exige
solo rico podendo ser cultivada em solo semiárido, sua colheita pode ser feita
nos 12 meses do ano e a técnica de plantio é plenamente difundida.
Mais importante ainda: pode ser
cultivada em glebas de pequena área. Assim, a criação de uma cooperativa
regional que processe a mandioca produzida pode envolver um grande conjunto de
pequenos produtores.
A transformação de amido em açúcares
fermentescíveis é uma tecnologia já plenamente desenvolvida e dominada no
Brasil, podendo ser prontamente implementada.
A conversão de materiais
celulósicos, como palhas, madeira etc., em açúcares fermentescíveis, para que
nessa fermentação se possa produzir etanol, está atualmente sendo pesquisada em
profundidade (DEMIRBAS, 2005).
Não é uma tecnologia já consolidada.
Sabe-se como fazer, mas o processo ainda demanda um custo energético elevado.
Em países de clima frio, o objetivo é o aproveitamento da palha e do sabugo do
milho para a produção de etanol, somando-se este ao etanol pela conversão do
amido. As dificuldades estão centradas na produção em escala econômica das
enzimas que promovem a conversão da celulose em açúcares, especialmente se esse
etanol for competir, em termos de preço, com o produzido a partir da
cana-de-açúcar.
Como subproduto de um processo, a
hidrólise de materiais celulósicos pode tornar-se promissora, como é caso do
emprego de sabugo e palha de milho, no qual o processo principal converte o
amido do milho em etanol.
Para o Brasil, pode-se destinar,
como já tem sido planejado, parte do bagaço e da palha da cana-de-açúcar
gerados no processo para a conversão em etanol, via hidrólise da celulose.
Da unidade que produz açúcar e
etanol da cana-de-açúcar resultam em torno de 440 kg de bagaço para cada 1.000
kg de cana-de-açúcar alimentada ao processo, com 50% de umidade, representando,
portanto, 220 kg de matéria seca. Esta última contém celulose, que pode, pela
ação de enzimas, ser convertida em açúcares fermentescíveis, produzindo etanol.
Resta, nesse ponto, um importante balanço a ser feito pelo investidor: será
mais compensador converter o bagaço gerado em uma massa a mais de etanol, pelo
investimento na construção de uma unidade industrial anexa, ou gerar mais
eletricidade pela sua combustão na caldeira que naturalmente a fábrica já
disporá.
A produção de bioetanol a partir de
gás de síntese não necessita de microorganismos para conversão em etanol; neste
caso, isto ocorre em reatores químicos com catalisadores, podendo produzir
etanol diretamente (gás para etanol) ou primeiramente metanol (gás para
metanol) e em seguida etanol. A viabilidade destes processos físico-químicos
ainda não apresenta resultados adequados quanto ao custo.
Pode-se considerar que o etanol
produzido é renovável, quando é produzido de forma a contribuir para a
diminuição do efeito estufa (BÖRJESSON, 2009), isto é, as plantas de bioetanol
utilizam biomassa, e não combustíveis fósseis; os produtos são utilizados
eficientemente e quando as emissões de óxido nitroso são mínimas.
A produção de combustíveis para
motores movidos a diesel a partir da transesterificação de óleos vegetais, seja
com etanol, seja com metanol, tem, por sua vez, alguns atrativos: pode ser
realizada em microunidades industriais e não exige tecnologia ou equipamentos
sofisticados.
No entanto, o óleo vegetal deverá
ser produzido a partir de plantas que apresentem viabilidade econômica. No
momento, o mais rentável é ainda a conversão de óleo de soja, pela escala de
produção e pelo fato de que este pode quase ser considerado um subproduto, em
função dos preços e dos usos das proteínas isoladas após a extração do óleo.
Isso não quer dizer que o óleo de
algodão, girassol, amendoim, palma e, até mesmo, algas não possam ser
empregados, necessitando apenas que a cultura dessas espécies seja possível e
econômica na região pretendida.
A produção de biodiesel utiliza
diferentes matérias-primas, a saber: óleos naturais (soja, amendoim, palma,
canola, girassol e algas); gordura animal; resíduos industrias; óleos
reciclados, entre outras.
Esta utiliza processos de
transesterificação com diferentes tipos de catalisadores químicos ou
enzimáticos (ENWEREMADU; MBARAWA, 2009).
A biomassa também é matéria-prima para
a produção de biodiesel utilizando processos de pirólise (tratamento térmico a
altas temperaturas), gaseificação e posterior conjunto de reações catalíticas
com o gás de síntese. Estes processos são chamados de BTL (biomassa produzindo combustíveis
líquidos).
Na figura x3,
observa-se a diversidade de matérias-primas existentes e os diferentes
processos para a conversão em biocombustíveis.
Pode-se observar também como varia
em quantidade (volume) de matérias-primas necessária à produção, nota-se que os
processos de gaseificação de biomassa necessitam de maior volume e a produção
de biodiesel a partir de óleos naturais um menor volume.
Em relação ao custo da
matéria-prima, a biomassa tem um menor custo, os amidos e açúcares, custos
intermediários e os óleos naturais custos maiores.
Em relação às tecnologias
existentes, a produção de biodiesel a partir de óleos, açúcares e amidos é
tecnologia consolidada, mas, para os processos de transformação de biomassa e
de materiais lignocelulósicos, as tecnologias estão em desenvolvimento e
apresentam grandes desafios para a inovação.
Os processos também estão divididos
em tecnologias de primeira geração, nos quais as tecnologias são comerciais, de
segunda geração, os quais são tecnologias emergentes, e de terceira geração, os
quais ainda são tecnologias em desenvolvimento.
Se a tecnologia que viabiliza uma
biorrefinaria é disponível, a matéria-prima nem sempre o é. De uma década para
outra, as condições econômicas e o mercado para o açúcar, o etanol e o petróleo
têm se alterado de tal modo que tornam as decisões pelo investimento ou não
excessivamente inseguras.
No mercado brasileiro a produção do
bioetanol está diretamente ligada ao mercado internacional de açúcar. Quando a
demanda por açúcar no mundo aumenta ou ocorre uma quebra de produção, como a
que ocorreu em 2009, a produção deste biocombustível é prejudicada e o mercado
se retrai na sua utilização.
Independentemente dos preços do
petróleo, cuja variação sempre acontecerá, o único modo de viabilizar a
operação de uma biorrefinaria é verticalizar o processo: a unidade de
transformação do etanol em etileno e de etileno em outros produtos, como óxido
de etileno e etilenoglicóis, polietileno e acetato de vinila, deverá estar
anexa à unidade que produz o etanol. Assim, o suprimento de etanol às unidades
transformadoras estará garantido, independente das flutuações do mercado de
açúcar.
Há uma segunda vantagem que não pode
ser deixada de lado nessa análise: o processo de produção do etanol pela fermentação
do açúcar de cana produz mais energia que consome, e a energia excedente
viabiliza o processo de produção do etileno.
A produção de bioetanol esta
diretamente ligada à disponibilidade de grãos (milho), cana-de-açúcar e,
talvez, de mandioca. Esta última foi utilizada no Brasil para a produção de
etanol e atualmente existem plantas de produção usando-a na Tailândia. Além dos
Estados Unidos, outros países, como Canadá e Argentina, estão analisando a
utilização do milho como matéria-prima para o etanol (KLINE et
al., 2007).
Não é possível conduzir uma política
de uso do bioetanol renovável sem utilizar novas fontes de matérias-primas que
não estejam atreladas ao mercado mundial de commodities,
como no caso do açúcar e do álcool. Para a produção de biodiesel, também são
utilizados matérias-primas de fonte alimentar.
No Brasil, principalmente nas
regiões Sul e Sudeste, as maiores consumidoras de diesel no país, a produção de
biodiesel utiliza como maior fonte de matéria-prima o óleo de soja. O cultivo
nacional desta planta será capaz de atender à demanda crescente de biodiesel.
Para estas duas regiões, são cerca de 8 bilhões de litros de biodiesel,
considerando um consumo anual de 40 bilhões de litros com 5% de biodiesel.
No futuro, talvez este mercado sofra
os mesmos problemas que o mercado de açúcar e álcool está enfrentando no
momento, isto é, um melhor preço no mercado internacional e o desvio da
produção para exportação e falta de matéria-prima para produção de biodiesel
localmente. O dilema do uso de matérias-primas alimentícias ou não sempre
pesará sobre este mercado. A busca de novos recursos ou processos está
acontecendo. O uso de biomassa lignocelulósica para a produção de bioetanol é
muito promissor e uma opção para países que não produzem grãos. Materiais
lignocelulósicos são baratos, abundantes e renováveis e podem minimizar os
efeitos da produção de bioetanol a partir de fontes alimentares (BALAT; BALAT,
2009).
Para a produção de biodiesel, também
estão sendo buscadas novas fontes de matérias-primas, as algas, que utilizam CO2 e energia solar para a produção de
óleos, são uma das alternativas que estão sendo estudadas em vários países (FJERBAEK
et al., 2008), inclusive no Brasil, com
chamadas específicas das agências de fomento do governo. O mercado dos
biocombustíveis é diferente do de petróleo. No Brasil, esta diferença é bem
marcante. A produção destes, além de ser uma necessidade do mercado, esta
fortemente ligada a política de governo e demanda sociais.
Para avançar rumo ao desenvolvimento no
Brasil do século XXI será necessário permitir aos excluídos que este disponham
de propriedade privada individual e uma maneira de viabilizar tal necessidade é
fomentando arranjos produtivos locais os quais se possível devem estar casados
aos grandes empreendimentos da cadeia produtiva nacional.