LA PROTHÈSE

Há várias rotas tecnológicas sendo trabalhadas tendo como insumo a biomassa, conforme resumo na ilustração 25, o que naturalmente pode ser aplicado à cana. Neste caso, as rotas tecnológicas podem ser divididas em dois processos básicos: o bioquímico e o termoquímico. No primeiro, caso para aplicação em produtos que podem substituir a gasolina e, no segundo caso, como provedor de eletricidade e substituto de óleo cru e/ou gás natural.

Ilustração 25 – Rotas tecnologias e processos a partir da biomassa Fonte: BLOOMBERG, 2012

Além da biomassa da cana, várias matérias-primas vêm sendo avaliadas para uso em novos processos produtivos como, por exemplo, resíduos agrícolas, florestais, etc. Outras matérias- primas menos nobres, como os materiais orgânicos contidos no lixo doméstico ou resíduos industriais, também apresentam potencial de utilização, além de diversos benefícios ambientais.

No caso do etanol de segunda geração no Brasil, ele seria produzido a partir da lignocelulose encontrada nos resíduos da cana, mais precisamente o bagaço e a palha. Trata-se de uma alternativa para produzir etanol sem qualquer impacto na produção de alimentos.

Biomassa Bioquímico Hidrólise Ácida Hidrólise Enzimática Termoquímico Incineração Pirólise Gaseificação Substitutos da Gasolina Eletricidade Substituto do óleo cru Substituto do gás natural

Em linhas gerais, a biomassa produz calor que, por sua vez, produz diferentes formas de energia. Uma forma direta de aproveitamento seria a combustão da fase sólida, uma forma indireta seria a pirólise, processo pelo qual são produzidos gases e/ou líquidos combustíveis. A ilustração 26 apresenta as possíveis rotas tecnológicas para o etanol.

Ilustração 26 – Rotas tecnológicas para o Etanol

Fonte: BNDES et al, 2008

Em se tratando do etanol, conforme Buckeridge et al (2004), a produção a partir da cana pela fermentação alcoólica da sacarose, assim como aquele obtido a partir do amido de milho (EUA), tem sido chamado de etanol de primeira geração.

O processo de transformação da lignocelulose em etanol pode ser feito com o uso de ácidos (hidrólise ácida) ou de enzimas (hidrólise enzimática). No caso da hidrólise, o processo consiste na conversão da celulose e hemi-celulose (polissacarídeos) existente na biomassa em açúcares que possam ser fermentados e transformados em etanol. A fermentação é uma técnica bem conhecida e dominada, mas a hidrólise possui um maior nível de complexidade.

De acordo com Bastos (2007), as tecnologias de hidrólise para obtenção do etanol a partir da biomassa envolvem a transformação dos polissacarídeos em açúcares que, após a fermentação, serão transformados em etanol. A hidrólise participa com tecnologias complexas e multifásicas, seja pela rota ácida ou enzimática, para a devida separação dos açúcares e

remoção da lignina. Apesar da hidrólise com ácido diluído se encontrar em um estágio mais avançado que a enzimática, o fato é que a hidrólise enzimática é mais viável e concentra maior atenção, especialmente nos processos de sacarificação e fermentação simultâneas. O quadro a seguir indica as principais características de cada tipo de hidrólise.

Quadro 28 – Características da hidrólise ácida e enzimática

Fonte: BASTOS, 2007.

Segundo Zuurbier e Vooren (2008) ao longo do processo de hidrólise da lignocelulose, para um determinado volume de etanol, a área pode ser 29% menor. Assim, dentre as vantagens do etanol de 2ª. geração, destacam-se: elevada eficiência energética, baixo consumo de H2O, alta produtividade e baixo impacto ambiental.

Buckeridge et al (2004) destacam as diferentes etapas na produção do etanol de segunda geração: 1) hidrólise química; 2) enzimática; e 3) auto-hidrólise. Os autores propõem que seja chamado de etanol de segunda geração somente aquele obtido pela hidrólise química da parede celular. De acordo com os mesmos autores, tal processo “utiliza solventes ácidos ou básicos para afrouxar e quebrar os polímeros da parede celular vegetal liberando mono e oligossacarídeos fermentáveis.” Todavia, alertam para a questão dos custos dos produtos químicos utilizados, além de uma eventual produção colateral de resíduos químicos.

Os autores acreditam que, dependendo da combinação de processos biológicos na hidrólise, é possível alcançar um processo produtivo ainda mais eficiente, o qual demanda uma maior investigação e tecnologia para ser disponibilizado, daí denominado de “processo de etanol de terceira geração”. Aparentemente, o principal obstáculo neste processo será a produção em escala comercial de enzimas hidrolíticas, bem como micro-organismos selecionados e/ou modificados para essa finalidade.

Sendo assim, os mesmos autores sugerem a denominação de etanol de quarta geração, que seria aquele processo no qual a própria planta poderá ser modificada geneticamente para produzir as enzimas necessárias à digestão de sua própria parede celular (auto-hidrólise) minimizando de forma significativa os custos da produção.

Além dos processos acima mencionados, também existe a gaseificação da biomassa. Nesse caso, a biomassa é transformada em gás, que em seguida, é sintetizado e pode ser convertido em diversos produtos além do etanol, como combustíveis sintéticos e uma variedade de produtos para uso na indústria química (ibid.).

Em pesquisa mencionada pelo CGEE (2009, p.93), considerando-se o atual nível tecnológico, com pré-tratamento e hidrólise ácida diluída e aproveitamento de hexoses, a pesquisa indica que, no cenário mais pessimista, é possível produzir quase 70 litros de etanol com uma tonelada de bagaço in natura. No cenário mais otimista, com o mesmo pré-tratamento, mas com hidrólise enzimática, aproveitando hexoses e pentoses e a tecnologia otimizada, o nível de produção de etanol pode alcançar cerca de 150 litros de acordo com a mesma pesquisa.

Independente dos métodos produtivos ou da geração, o avanço no conhecimento sobre a fisiologia de plantas utilizadas para a produção de etanol, assim como o emprego de ferramentas de engenharia genética e industrial podem reconhecidamente desempenhar papéis relevantes no aumento da produtividade do etanol.

Além das diferentes empresas e tecnologias relacionadas ao etanol segunda geração, merece destaque a tecnologia relacionada com a produção de um produto chamado “farneceno”, patenteado como biofeno®, produzido a partir do caldo da cana pela empresa de biotecnologia americana Amyris.

No caso do etanol, a Amyris desenvolveu modificações genéticas em linhagens comerciais da levedura Saccharomyces cerevisiae, presente na cana e responsável por transformar o caldo de cana em etanol durante o processo de fermentação nas usinas. A transformação faz com que o micro-organismo venha a secretar uma substância específica, o “farneceno”, ao invés do etanol. Tal substância é uma matéria-prima muito diversificada, que pode ser utilizada – entre outros - para a produção de lubrificantes, cosméticos, diesel e combustível de aviões (AMYRIS, 2011).

A Amyris utiliza tecnologia de biologia sintética para alterar as rotas metabólicas de micro- organismos e criar "fábricas vivas" capazes de transformar o açúcar em qualquer uma das 50 mil diferentes moléculas empregadas em uma ampla variedade de aplicações energéticas, farmacêuticas e químicas (ibid.).

O trabalho de pesquisa básica (desenvolvimento do micro-organismo e da planta piloto) do farneceno foi feito nos EUA, sede da Amyris, mas para levar adiante o projeto em escala comercial, diversos projetos estão sendo desenvolvidos de forma simultânea com diferentes empresas da cadeia sucroenergética brasileira, conforme será visto na seção a respeito de parcerias com ênfase em tecnologia.

De acordo com John Mello, CEO da Amyris, "Cerca de 90% da produção desse componente será utilizado para a produção de especialidades químicas e outros 10% para a produção de diesel a partir da cana". Tal fato ocorre porque o lucro bruto da matéria-prima voltada para especialidades químicas é de R$ 1,40 por litro; enquanto que para o diesel de cana atinge R$ 0,61 por litro e para álcool combustível, apenas R$ 0,21 (SCARAMUZZO, 2009b)

Dentre as principais aplicações anteriormente listadas do farneceno, destaca-se o diesel. Estima-se que sua produção começará ainda em 2012, com cerca de 10 milhões de litros de diesel por ano, passando para 50 a 60 milhões nos anos dois seguintes. A partir daí, a empresa pretende ofertar a tecnologia para outras empresas da cadeia sucroenergética. O consumo de diesel no Brasil, com base em analistas do setor, deve alcançar 80 bilhões de litros em 2020. Vale mencionar que o diesel produzido a partir do farneceno não é um biodiesel, pois não passa pelos mesmos processos desse biocombustível e não possui enxofre (um dos principais responsáveis pela poluição do ar atmosférico), como o diesel oriundo do petróleo (AMYRIS, 2011).

É interessante destacar que o farneceno, que forma um líquido incolor; é um dos componentes do diesel fóssil, ou seja, já era conhecido dos catálogos químicos e possui as mesmas propriedades do diesel em relação à combustão, embora seja um produto caro, extraído de outras plantas como a citronela. Assim, as modificações genéticas foram direcionadas para a secreção de farneceno pela Saccharomyces, abundante na cana de açúcar.

A preparação do novo combustível exige poucas modificações no processo e no maquinário de produção tradicional já existentes no etanol de primeira geração. De forma genérica, a Amyris informa que no processo produtivo, depois de feita a fermentação, o caldo de cana recebe o microorganismo modificado geneticamente, seguido por uma fase de separação e outra etapa de finalização química, quando o produto está pronto para ir ao mercado. Tais etapas substituem as fases de destilação e desidratação do etanol.

Em termos de competitividade, estimativas preliminares indicam que a produção do etanol de segunda geração é viável, desde que o preço do barril do petróleo se mantenha em, no mínimo, US$ 60 (atualmente, março de 2011, ele está em torno de US$ 100). O rendimento industrial do farneceno é estimado em 50 litros por tonelada de cana, enquanto o etanol alcança 75 litros (ou mais). No entanto, o litro do farneceno no mercado internacional varia entre US$ 20-25 (SCARAMUZZO, 2009j).

Além do etanol de segunda geração e do farneceno, outra importante tecnologia emergente, ou melhor, ainda considerada emergente, é o eteno produzido do etanol de primeira geração, o “eteno verde”, uma das principais aplicações do grupo ETH Bioenergia que pertence ao Grupo Odebrecht, que também responde pela maior petroquímica das Américas, a Braskem.

Por muitas décadas (desde início do século XX) a indústria química tem se valido do petróleo e seus derivados para produção de muitos dos seus produtos, especialmente plásticos, cujo principal insumo é a nafta, que responde por cerca de 90% do custo total da cadeia de suprimentos dos plásticos (MARQUES, 2010). Contudo, na última década, de forma inquestionável, surgiu um substituto verde para o eteno da nafta, o “eteno verde”.

Se viável do ponto de vista comercial, o potencial da alcoolquímica é muito relevante, pois pode significar para o mercado interno cerca de sete bilhões de litros de etanol por ano. Em

nível mundial, se o “eteno verde” substituir apenas 10% do eteno convencional, oriundo da nafta, esse número pode alcançar cerca de 23 bilhões de litros (ibid.). Além do eteno, uma série de outros produtos podem ser obtidos a partir do etanol, conforme explicitado no quadro seguinte.

Quadro 29 – Novos produtos da cadeia sucroenergética

Família Matéria Prima Produtos

Biotecnológicos Melaço Ácido cítrico, aminoácidos (lisina), defensivos agrícolas, fixador de nitrogênio e inoculo para silagem. Químicos Melaço, bagaço e vinhaça Insumos industriais, furfural, plásticos

(PHA. PHB, etc.), insumos para indústria de papel e celulose e vinhaça concentrada.

Fármaco-

veterinário Melaço e bagaço Preparado anti-diarréico, complexo ferro dextrana e probióticos. Alimentos Melaço, bagaço e vinhaça Derivados de levedura, frutose e glicose,

xaropes, etc.

Biológicos Bagaço Composto fertilizante

Estruturais Bagaço Aglomerados de bagaço/cimento e MDF. Fonte: Adaptado de CGEE; BNDES, 2008

Adicionalmente, convêm antecipar que outros projetos envolvendo novas aplicações do etanol estão sendo encaminhados, a saber: como combustível para motores estacionários (geradores) e combustível para motores de veículos que não os carros de passeio, como por exemplo: ônibus, máquinas e tratores do agronegócio, aviões de pequeno porte e mesmo aviões comerciais. Maiores detalhes a respeito dessas novas aplicações serão fornecidos no capítulo seguinte, que trata das principais parcerias da cadeia.

4.6 Principais atores da cadeia

Na safra de 2008/2009, os 30 maiores grupos econômicos da cadeia sucroenergética somavam 91 usinas (menos de 25% do total) e processavam cerca de 47% da cana na região Centro-Sul; 47% do açúcar e 54% do etanol (SCARAMUZZO, 2009f).