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Bagaço da cana-de-açúcar pode ser o futuro energético do País, diz estudo

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Pesquisa que está sendo desenvolvida na Esalq pretende dobrar em cinco anos a produção de açúcar e álcool sem aumentar áreas de plantio

Um estudo da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq-USP) avançou mais um passo na corrida pela hidrólise enzimática (ver glossário) com o bagaço de cana. Esse processo biológico é objeto de interesse de diversos centros de pesquisa no Brasil e visa a permitir nova fermentação da matéria-prima vegetal, após a moagem da cana na usina para produzir açúcar e álcool.

A pesquisa foi iniciada há três anos em Piracicaba. Consiste em introduzir fungos da classe dos basidiomicetos para fazer a hidrólise enzimática e reaproveitar a celulose contida no bagaço. Segundo a professora Sandra Cruz, coordenadora do estudo, os resultados obtidos no laboratório têm sido promissores. A experiência está em fase inicial, mas pretende dobrar a produtividade da cana sem aumentar as áreas de plantio, quando for concluída.

Abundante e barato

Da moagem de uma tonelada de cana, a usina produz, em média, 153 quilos de melaço (açúcar e etanol), 165 quilos de palha e 276 quilos de bagaço. Essa matéria-prima é abundante, de baixo custo e está disponível em grandes quantidades no País. Em comparação com outras biomassas existentes no Brasil, como a soja e o dendê, o bagaço de cana é o mais rico em celulose e essa propriedade desperta grande interesse científico e empresarial.

Desde a década de 70, as usinas brasileiras queimam o bagaço para gerar eletricidade. A energia obtida impulsiona as turbinas e o complexo industrial da propriedade. Torna, assim, a usina autossuficiente em energia na época da safra (abril a novembro), período que coincide com o de baixos níveis de água nos reservatórios das hidrelétricas.

Técnica multiúso

A pesquisadora  Sandra é química e iniciou em 2004 o estudo com os fungos. Hoje, coordena o grupo formado por dois professores do Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição da Esalq, uma pesquisadora do Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo (Cena-USP), alunos de mestrado e estagiários de iniciação científica.

A ideia surgiu de um projeto paralelo, financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado (Fapesp), que tinha o objetivo de clarear, com os fungos, o melaço – matéria-prima rica em açúcar.

“A hidrólise enzimática pode ampliar o uso do bagaço sem prejudicar a geração de eletricidade”, avalia Sandra. “Essa matéria-prima é usada para produzir ração animal. No futuro, irá atender aos diversos segmentos industriais, como polímeros (plásticos especiais) e à alimentação humana”, prevê.

Sandra explica que um desdobramento do estudo será estender a técnica aplicada ao bagaço para outras biomassas. Outro efeito possível será retardar o avanço do canavial e outras culturas ligadas aos biocombustíveis sobre áreas de preservação – Pantanal, cerrado e região amazônica.

Processo de hidrólise

A pesquisadora Sandra observa que a barreira tecnológica da hidrólise já foi vencida em alguns laboratórios de empresas brasileiras e estrangeiras. A técnica emprega enzimas produzidas nos Estados Unidos e na Dinamarca, principal produtora. Todavia, o custo de importação encarece e dificulta sua disseminação no Brasil.

“Seguimos um caminho paralelo ao já obtido. Nos dois processos, o fungo sintetiza as enzimas. No entanto, em vez de usar o material importado, introduzimos no bagaço colônias inteiras dos micro-organismos, produzidos na Esalq. A partir daí, um processo biológico dos fungos degrada a lignina e libera as moléculas de glicose existentes”, explica Sandra.

“Os basidiomicetos são fungos que têm por característica degradar matéria-prima vegetal. Para evitar que consumam todo o açúcar disponível, são mortos com elevação da temperatura (calor). Possibilita-se, então, uma nova fermentação do bagaço, que também já está esterilizado, sem riscos ambientais. Outra opção é queimá-lo novamente na caldeira para gerar eletricidade”, observa.

Parceiros

“A perspectiva é repassar às usinas, em até cinco anos, a tecnologia. O primeiro desafio é reduzir o período de 20 dias da hidrólise (contato dos fungos com o bagaço). Depois, será preciso patentear a metodologia e finalizar os testes em escala laboratorial, piloto e industrial”, explica.

“A meta agora é encontrar um parceiro privado para investir cerca de R$ 300 mil em equipamentos e bolsas de estudo para os alunos. Esse valor é baixo ante as possibilidades da descoberta. Interessados em colaborar devem procurar a Fundação de Estudos Agrários Luiz de Queiroz (Fealq) ou a Fapesp”, anuncia.

Glossário
(Fonte: Wikipedia)

Hidrólise enzimática do bagaço – Reação microbiana que permite a liberação dos açúcares utilizados na fermentação

Biomassa – Toda matéria-prima animal ou vegetal renovável que pode ser aproveitada como matriz energética (combustível). Exemplo: cana, lenha, gordura bovina, soja, milho, mamona, dendê, girassol, canola, pinhão-manso, madeiras e resíduos orgânicos e de indústrias agrícola e alimentícia.

Lignina – Polímero tridimensional sem forma encontrado nas plantas terrestres, associado à parede celular. Sua função é conferir rigidez, impermeabilidade e resistência a ataques microbiológicos e mecânicos aos tecidos vegetais.

Glicose – As células usam este carboidrato como fonte de energia. É um dos principais produtos da fotossíntese.

Basidiomicetos – Fungos que têm por característica degradar matéria-prima vegetal.

Rogério Mascia Silveira
Da Agência Imprensa Oficial

Reportagem publicada originalmente na página I do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 10/11/2007. (PDF)

USP debate os desafios para ampliar a produção de biocombustíveis no Brasil

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Na pauta de discussões, o emprego de novas tecnologias e os impactos ambientais, sociais e econômicos da atividade

A Universidade de São Paulo (USP) realizou entre os dias 26 e 28 de setembro, no Hotel Maksoud Plaza, na capital, a Conferência Nacional de Bioenergia (Bioconfe). No primeiro dia de debates, foram analisadas questões como os desafios para ampliar a produção dos biocombustíveis (etanol, biodiesel e energia elétrica) no Brasil e o impacto econômico, ambiental e social da atividade.

Patrocinado pela Petrobras, o evento reuniu os principais especialistas brasileiros em bioenergia. Integraram a platéia de 200 pessoas cientistas, empresários, representantes do poder estadual e federal e de agências de estímulo à pesquisa.

O secretário estadual do Ensino Superior, Carlos Vogt, representou o governador José Serra na Bioconfe. O ex-reitor da Unicamp iniciou as discussões caracterizando a bioenergia como tema estratégico para o País. Na oportunidade, conclamou o empresariado brasileiro a investir mais na pesquisa tecnológica, pois “é o caminho ideal para apoiar a ciência e gerar riquezas para a sociedade”.

Vantagens competitivas

A reitora da USP, Suely Vilela, destacou o cenário favorável para o Brasil no mercado energético internacional. “O País é auto-suficiente em petróleo e líder mundial na produção de biodiesel. Baseada na cana, a indústria sucroalcooleira nacional representa o maior programa mundial de exploração da biomassa. O desafio é encontrar caminhos para ampliar a eficiência e manter as atuais vantagens competitivas nas fontes renováveis”, destacou.

A conferência inaugural foi proferida pelo professor José Goldemberg, coordenador da Comissão Especial de Bioenergia do Estado. O ex-reitor da USP contou que no mês de outubro será entregue ao governador o relatório final sobre o trabalho desenvolvido pelos 14 grupos de trabalhos da comissão presidida por ele.

A comissão, de caráter multidisciplinar, foi constituída em abril. Reúne secretários de Estado, Fundação de Amparo à Pesquisa no Estado (Fapesp) e representantes das universidades públicas paulistas, com uma missão comum: propor políticas capazes de permitir a expansão do uso da bioenergia sem provocar impactos ambientais e sociais indesejáveis.

Pioneirismo

Sobre o cenário atual, o professor Goldemberg sublinhou a saturação do sistema energético mundial, baseado na utilização de combustíveis minerais (petróleo, gás natural e carvão mineral), que tendem progressivamente à escassez. “Há exaustão das reservas, impactos ambientais e instabilidade com relação ao abastecimento”, afirmou.

José Goldemberg citou o pioneirismo brasileiro com o Proálcool – iniciativa federal de 1975 destinada a reduzir a importação de petróleo no País. Explicou que atualmente o etanol compete e complementa a gasolina no território nacional. “Hoje, em cada litro de gasolina vendida nos postos cerca de 20% a 26% da composição é de álcool”, observou.

“Para produzir um litro de etanol no Brasil ainda é preciso consumir 10% de combustível fóssil. O porcentual é dividido entre o fertilizante utilizado no solo e o diesel queimado pelos caminhões para o transporte. Os 90% restantes de energia da cana são provenientes da luz”, explica.

Fronteira tecnológica

“De toda energia extraída da cana, o bagaço representa 34,71%. É composto por 47% de celulose e no processo atual este polímero é só parcialmente fermentado. A hidrólise é uma tecnologia em desenvolvimento que poderá aumentar a eficiência no processo a partir do reaproveitamento do bagaço numa nova fermentação. Poderá, assim, ser possível ampliar a produtividade sem aumentar a área de plantio”, explica.

Sobre o biodiesel, o professor Goldemberg reconheceu que ainda custa o dobro do convencional, derivado do petróleo. “São Paulo concentra grande parte do abate bovino do País. Uma das possibilidades para viabilizar o aumento da produção do biodiesel no Estado é usar o sebo do gado como matéria-prima”, sugeriu.

Créditos de carbono

No painel seguinte, o pesquisador João Furtado, coordenador-adjunto de inovação tecnológica da Fapesp, comentou a intenção de empresas virem a produzir plástico a partir de etanol. Lembrou também que o uso de matrizes energéticas de origem vegetal (biomassa) permite ao Brasil armazenar e vender créditos de carbono, na opinião dele um mercado promissor para os países em desenvolvimento.

“Durante muito tempo, mais de 30 anos, houve crescimento de produtividade das lavouras de cana. Da década de 70 para o ano 2000 a produtividade média das lavouras subiu de 39% para 71%. Porém, somente haverá expansão do mercado internacional de álcool a partir de decisões governamentais estrangeiras. Como exemplo, a lei estadual da Califórnia (EUA) de reduzir progressivamente as emissões de poluentes até 2020 e a decisão da União Europeia em trocar suas matrizes energéticas”.

Queima do bagaço de cana

No painel da tarde, Jean Cesare Negri, coordenador de energia da Secretaria Estadual de Energia e Saneamento, afirmou que a grande vocação brasileira para a geração de energia continua sendo a hidrelétrica. No entanto, a secretaria aposta na cogeração de eletricidade a partir da queima do bagaço de cana excedente nas usinas como modelo complementar.

Segundo dados da União da Agroindústria Canavieira de São Paulo (Unica), na safra 2006/2007, os 4,25 milhões de hectares plantados no Estado produziram 264 milhões de toneladas de cana, 11 bilhões de litros de etanol e 20 milhões de toneladas de açúcar.

“Hoje, a capacidade média atual de co-geração é de 900 a 1,2 mil megawatts de eletricidade. Porém, com o emprego de novas tecnologias, será possível na safra 2012/2013 obtermos entre 1,8 mil a 2,2 mil megawatts. E se nessa data também for possível reaproveitar a palha, os números podem até dobrar”, finalizou Negri.

São Paulo: Evolução do consumo final energético por fonte (%)

Energéticos

 1970 1980 1990 2005

Derivados de petróleo

 66 61 45 39

Biomassa

 19 16 21 23

Eletricidade

 11 15 20 21

Álcool etílico

 0 2 7 4

Gás natural

 0 0 1 8

Outros

 4 6 6 5

(Fonte: faostat.fao.org)

Oferta de energia no estado de SP em 2005

Petróleo e derivados

 40%

Cana-de-açúcar

 30%

Hidráulica

 17%

Gás natural

 6%

Carvão e derivados

 3%

Lenha e carvão vegetal

 2%

Outras fontes renováveis

 2%

(Fonte: Balanço Energético do Estado de SP, 2006)

Os 10 maiores produtores de cana

País

Área colhida/2004 (em milhares de hectares)
1

Brasil

5.632
2

Índia

4.004
3

Tailândia

1.112
4

Paquistão

1.075
5

Cuba

661
6

México

640
7

Austrália

448
8

Colômbia

429
9

África do Sul

425
10

Indonésia

420

(Fonte: Balanço Energético do Estado de São Paulo (BEESP) – 2006)

Rogério Mascia Silveira
Da Agência Imprensa Oficial

Reportagem publicada originalmente na página III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 03/10/2007. (PDF)

Bagaço de cana surge como alternativa para geração de energia elétrica em SP

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Meta é ampliar oferta de energia na época seca do ano, quando o volume de água nos reservatórios das hidrelétricas é menor

Dobrar, em quatro anos, a produção anual de 2 mil para 4 mil megawatts de energia elétrica no Estado, gerados a partir do reaproveitamento do bagaço de cana. Essa é uma das metas da Comissão de Bioenergia, grupo multidisciplinar constituído pelo governador José Serra no final do mês de abril, com o objetivo de orientar a produção de energia limpa e renovável no território paulista.

O grupo congrega profissionais oriundos das secretarias de Desenvolvimento, Saneamento e Energia, Agricultura, Economia e Planejamento, Transportes, Meio Ambiente, e também Fapesp, USP, Unesp e Unicamp. No dia 16 de maio, a Comissão de Bioenergia se reuniu para estruturar e apresentar nos próximos seis meses plano de ação que norteará os rumos da energia no Estado. O documento contemplará temas ligados à pesquisa, produção, transporte, distribuição e uso de fontes renováveis em São Paulo.

No Estado, a iniciativa privada é responsável por todo o ciclo do açúcar e álcool (sucroalcooleiro). Porém, a intenção do governo paulista é estimular nas usinas a cogeração – produção simultânea de dois energéticos (eletricidade e sacarose) – a partir de um único combustível: o bagaço de cana. A meta é abastecer 9 milhões de residências em 2010, constituídas por famílias que tenham consumo médio mensal de 190 quilowatts.

Auto-suficiência

José Goldemberg, presidente da Comissão, explica que a usina é autossuficiente em energia elétrica. Primeiro ela mói a cana para produzir o bagaço que será queimado na caldeira. O calor da combustão libera vapor de água que é direcionado ao gerador para produzir eletricidade. Depois, o mesmo vapor é redirecionado com uma pressão mais baixa para as turbinas acopladas às moendas, para obter energia mecânica e movimentá-las, tornando permanente o ciclo de energia.

Nos anos 70 as usinas dominaram a técnica da cogeração. Com isso, ganharam a oportunidade de vender seus excedentes de energia para a rede elétrica, por meio de leilões que resultam em contratos de fornecimento futuro. Seus clientes são as 64 distribuidoras brasileiras de eletricidade, como, por exemplo, a Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL).

Até o fim deste mês será realizado o próximo leilão. Estão cadastradas para participar 38 usinas paulistas, que irão oferecer 1,5 mil megawatts a serem repassados à rede elétrica a partir de 2010. De acordo com a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), o Brasil tem 222 usinas. Dessas, 135 estão localizadas em São Paulo, Estado produtor de 65% de toda a cana colhida no País. Dos atuais 2 mil megawatts anuais produzidos nas usinas, 1,4 mil megawatts são utilizados internamente e os 600 restantes são revendidos em leilões de energia elétrica.

Subprodutos

O engenheiro Jean Cesare Negri, da Secretaria Estadual de Saneamento e Energia, explica que a moagem de uma tonelada de cana gera três subprodutos: melaço (153 quilos de açúcar e etanol), bagaço (276 quilos) e palha (165 quilos). Ele comenta que o uso da tecnologia vem permitindo aumentos de produtividade nas colheitas e também ampliando as possibilidades de cogeração. “As usinas estão sendo incentivadas a substituir caldeiras antigas por novas com maior capacidade de pressão”, informa.

Até 2004, ano da revisão no modelo do setor elétrico brasileiro, o dono de usina não tinha incentivos para revender seus excedentes. Os motivos incluíam a baixa quantidade de energia adicional produzida, a falta de interligação da usina com a rede de distribuição (que custa U$ 150 mil cada quilômetro de instalação) e, principalmente, a sazonalidade do fornecimento, uma vez que a cogeração somente é possível no período de safra da cana – de maio a novembro.

“O governo estadual está incentivando a cogeração no setor canavieiro, para aumentar a oferta de energia nos meses do outono e do inverno, os mais críticos para a produção de energia nas hidrelétricas. A colheita da cana é realizada na época de menos chuvas do ano, período que coincide com a baixa nos níveis dos reservatórios das hidrelétricas”, explica Jean.

Entre as medidas adotadas, está a regulação do setor, a possibilidade de conseguir financiamentos do BNDES e de vender eletricidade diretamente para clientes com consumo médio mensal acima de 500 quilowatts, como shoppings e condomínios. “Além disso, a usina pode comercializar seus excedentes nos leilões a partir de sua média anual de produção de energia e obter redução de no mínimo 50% de suas tarifas com a rede elétrica”, finaliza.

Apagão elétrico em 2009

O secretário adjunto do Desenvolvimento, Américo Pacheco, revela a disposição do governo paulista em ampliar investimentos para aprimorar ainda mais a cadeia produtiva do açúcar e do álcool. O objetivo é obter no futuro novos produtos derivados da cana, como plásticos, açúcares especiais, enzimas e matérias-primas para a indústria alimentícia.

“No setor sucroalcooleiro, São Paulo é o principal produtor e exportador do País. Detém as mais avançadas técnicas de produção de mudas, plantio e colheita e concentra as indústrias de implementos agrícolas, de máquinas para usinas e os fabricantes de motores flex. O próximo passo da comissão de Bioenergia é criar condições para que o Estado mantenha a liderança internacional na pesquisa com a cana e seus derivados e consiga produzir álcool a partir de qualquer biomassa”, explica.

Pacheco alerta para o risco de apagão elétrico em 2009, caso sejam mantidas as atuais perspectivas de crescimento da economia sem a ampliação da oferta de energia elétrica no País. “Independentemente de haver escassez ou não, a geração de energia a partir do bagaço de cana é a opção mais fácil de ser adotada – entre o plantio e a colheita são necessários apenas dois anos. E este reforço fortalecerá a disponibilidade de energia, além de ser renovável”, finaliza.

Opção para os empresários

José Carlos Meneghin, gerente industrial da Usina Zanin, de Araraquara, informa que o maquinário utilizado pela maioria das usinas brasileiras é antigo. São caldeiras com capacidade máxima de 22 bar de pressão, que operam na temperatura de 300ºC e, em média, conseguem oferecer 2,7 megawatts por hora nos 200 dias de safra. Entretanto, a popularização do motor flex na última década motivou os empresários a trocarem as caldeiras das usinas para ampliar a potência instalada.

O gerente explica que as usinas mais novas têm possibilidades concretas de vender excedentes de energia. Utilizam caldeiras que suportam até 63 bar de pressão e calor de 500º C e conseguem oferecer excedentes de até 59 megawatts por hora. Meneghin aponta a cogeração como uma alternativa viável como investimento complementar à produção de etanol e açúcar. E também uma opção interessante para a destinação final do bagaço de cana, acumulado em grandes quantidades.

“Há muitas pesquisas em andamento, como a hidrólise enzimática, que promete enriquecer o bagaço e permitir seu reaproveitamento, ampliando a produtividade da cana em até 50% para a usina. Porém, atualmente a cogeração é uma alternativa mais viável e efetiva, mas a decisão de vender excedentes de energia está ligada a critérios geográficos e às peculiaridades dos negócios de cada uma”, finaliza.

União público-privada

Promover o desenvolvimento da indústria canavieira no Brasil. Essa é a missão do Centro Avançado da Pesquisa Tecnológica do Agronegócio de Cana do IAC, órgão vinculado à Secretaria Estadual da Agricultura. Hoje, o centro responde por 22% de todas as variedades criadas no País e conseguiu aumentar a produtividade do setor em 25%.

O Centro Apta Cana é parceiro de mais de 60 usinas paulistas e concentra pesquisas nas áreas de genética, fisiologia, fitopatologia, entomologia, pedologia, fertilidade, climatologia e fitotecnia. As atividades são centralizadas em Ribeirão Preto e também realizadas nos demais pólos regionais do IAC, em Assis, Adamantina, Jaú, Jundiaí, Mococa, Pindorama e Piracicaba. O custo das pesquisas do Centro é dividido entre a Agricultura e as usinas.

O objetivo dessa parceria é utilizar o melhoramento genético para produzir mudas especiais, plantas híbridas que reúnam características de alto teor de sacarose, volume adequado de fibras, resistência contra seca prolongada, pragas e doenças e pouca palha, capaz de facilitar a colheita mecânica.

Matrizes e híbridos

O agrônomo Fábio Dias é um dos 13 pesquisadores do Centro, que possui 45 funcionários. Diz que um dos desafios atuais nas pesquisas é conseguir diminuir o tempo atual para a produção de uma nova variedade, que é de 12 anos.

“Os cruzamentos são realizados com diversas espécies de cana e vão dar origem a sementes para germinar o vegetal. Seu potencial será avaliado e, caso a planta tenha apelo comercial, fornecerá as mudas que serão testadas nas estufas do Centro e, posteriormente, no solo da usina solicitante da variedade. Por fim, depois de um grande número de testes e de cinco cortes na planta, realizados um a cada ano, a variedade estará pronta para ser lançada”, explica.

Reserva especial

O IAC tem um jardim especial com exemplares de todas as variedades lançadas pelo instituto. Nele também são plantadas as matrizes de todas as espécies de cana existentes no mundo – inclusive descendentes dos primeiros pés plantados pelos
colonizadores portugueses em São Vicente e em Recife, a partir de 1537.

Rogério Mascia Silveira
Da Agência Imprensa Oficial

Reportagem publicada originalmente nas páginas I e IV do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 13/06/2007. (PDF)