USP desenvolve técnica ultrarrápida para produzir biodiesel

Pesquisadores da USP desenvolveram uma técnica para transformar em biodiesel, óleos vegetais já danificados pelo processo de fritura e a borra de soja, um resíduo da indústria de óleo alimentício.
A técnica reduz o tempo da reação química de 24 horas para 30 minutos e barateia o processo. O segredo foi usar um catalisador diferente na reação, feito com os metais cobre e vanádio.
Como é produzido o biodiesel
Para produzir biodiesel é necessário que haja a reação do óleo vegetal puro com álcool. "Mas a reação só acontece se houver um catalisador no recipiente. Essa substância é o cupido que junta o óleo com álcool e transforma-o em biodiesel e glicerina", compara Miguel Dabdoub, químico e professor da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) em cujo laboratório a técnica foi desenvolvida. "Depois da reação, é possível recuperar o catalisador"
Contudo, o catalisador utilizado comumente no Brasil é a soda cáustica, que não funciona muito bem para transformar óleos de fritura, óleos não-refinados em biodiesel. Esses tipos de óleo contem diferentes percentuais de ácidos graxos, que reagem com a soda e viram sabão. A outra porcentagem vira biodiesel. A borra de soja é o ácido graxo extraído de óleos vegetais e por isso também não pode ser transformada em biodiesel. A reação comum demora um dia inteiro para acontecer.
"Sabão não se utiliza em ônibus e caminhões", destaca Dabdoub. "Imagine uma fábrica média, que produza cerca de 100 milhões de litros de biodiesel por ano, com óleo residual de cozinha com 7% de ácidos graxos. Há uma perda de cerca de 7 milhões de litros, que viram sabão. Como o governo paga cerca de R$ 2,30 por litro de biodiesel atualmente, essa empresa teria R$ 16 milhões jogados fora todo ano. Esse dinheiro é suficiente para pagar a mudança de tecnologia".
Catalisador de vanádio e cobre
Os pesquisadores do Laboratório de Tecnologias Limpas (LADETEL), chefiados por Dabdoub, passaram dois anos tentando descobrir uma maneira de tornar esse processo mais barato, eficiente e rápido. Eles fizeram dezenas de reações no laboratório para descobrir os catalisadores, pressão, temperatura, proporções dos reagentes e concentração de álcool ideal para que a reação acontecesse.
A conclusão da pesquisa foi que a melhor maneira de produzir biodiesel a partir de óleo jogado fora é com um catalisador feito com os metais vanádio e cobre. "Ele não se dissolve no óleo e por isso pode ser recuperado facilmente no final da reação", explica Márcia Rampim, uma das pesquisadoras envolvidas no projeto. A nova reação também é muito eficiente. "Com 1 litro de óleo de cozinha, produzimos 1 litro de biodiesel e 100 ml de glicerina".
Biodiesel mais barato e menos danos ao meio ambiente
No Brasil consome-se em torno de 19 litros per capita de óleo por ano, segundo a Associação Brasileira das Indústrias de Óleo Vegetal (ABIOVE). Se considerarmos que 12 litros desse óleo não sejam absorvidos pelos alimentos, que é uma estimativa muito conservadora, são cerca de 7 litros de óleo por pessoa sendo jogados pela pia, indo pelo esgoto, impermeabilizando leitos de rios e contaminando lençóis freáticos e fontes de água, todo ano. Esse óleo e os resíduos da indústria de soja poderiam ser coletados e transformados em biodiesel. Muitas indústrias de alto porte poderiam ser movimentadas no Brasil somente com base no óleo residual. Diminuiríamos o uso de combustíveis derivados de petróleo e carvão mineral, que causam o efeito estufa.
Também ficaria mais barato produzir biodiesel, por que as indústrias economizariam na matéria-prima. "Em vez de pagar cerca de R$ 2.080 por tonelada de óleo vegetal refinado, que é o preço dado pelas comercializadoras, poderei pagar cerca de R$ 550,00 por tonelada de óleo residual, que é o custo da coleta", garante o professor. "E as indústrias ainda poderiam economizar com os custos de remoção da borra de soja. Em 2007, segundo a ABIOVE, a indústria produziu 300 milhões de litros de borra de soja. Uma parte mínima é aproveitada."

Gasolina verde

Em abril de 2008, pesquisadores nos Estados Unidos anunciaram a descoberta de um processo capaz de converter açúcares derivados da biomassa de plantas em gasolina e óleo diesel. De acordo com John Regalbuto, o diretor do Programa de Catálise e Biocatálise da National Science Foundation (NSF), essa “gasolina verde” deverá estar disponível no mercado dentro de cinco a sete anos, como alternativa complementar ao etanol.
Regalbuto apresentou a inovação, financiada pela NSF, durante o workshop Tecnologias em biocombustíveis e suas implicações no uso da água e da terra, realizado em Atibaia (SP) até o dia 12 de agosto de 2009, no âmbito do Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN).
O evento reúne cientistas do Brasil, Estados Unidos e Argentina com o objetivo de diagnosticar problemas na produção de bioenergia e orientar investimentos de agências de fomento à ciência e tecnologia na busca de soluções em áreas-chave.
Segundo Regalbuto, o processo de produção da “gasolina verde” se baseia em submeter uma pasta aquosa de açúcares e carboidratos vegetais a materiais catalisadores, que aceleram as reações sem se desgastar no processo. Com isso, as moléculas ricas em carbono da biomassa se separam em componentes que se recombinam para formar os mesmos compostos químicos que são obtidos do processamento do petróleo.
“A previsão das empresas que trabalham no desenvolvimento desses hidrocarbonetos de biocombustíveis de nova geração é que a tecnologia estará pronta para licenciamento em 2011. Depois disso, será necessario construir as plantas para produção. Acreditamos que dentro de um período de cinco a sete anos esse produto estará nas bombas de gasolina. É muito menos tempo do se imaginava”, disse Regalbuto à Agência FAPESP.
A principal diferença da tecnologia em relação à produção de etanol, segundo Regalbuto, é que o etanol é fermentado a partir de plantas em um processo que utiliza enzimas para desencadear as reações, enquanto a “gasolina verde” utiliza catalisadores.
Esses catalisadores transformam os açúcares presentes na planta em hidrocarbonetos. Se o uso de enzimas permite um processo mais seletivo, dirigido a um tipo especifico de moléculas, os catalisadores, por outro lado, podem operar em altas temperaturas que normalmente destruiriam as enzimas. Isso permite que as reações sejam milhares de vezes mais velozes.
“A produção de hidrocarbonetos a partir de plantas acaba sendo mais eficiente que a de etanol, porque este último exige uma destilação que requer grandes quantidades de energia, enquanto os hidrocarbonetos se separam automaticamente da água”, afirmou.
Escala de produção
Segundo Regalbuto, com o processo as moléculas da biomassa, ricas em carbono, separam-se em componentes diferentes que se recombinam para formar os compostos químicos que são normalmente obtidos do processamento do petróleo.
“O processo parte do açúcar e termina com a produção dos hidrocarbonetos. Mas antes eles passam por uma fase intermediária, na forma de compostos orgânicos que retêm 95% da energia da biomassa e 40% da sua massa, podendo ser transformados em combustíveis de diversos tipos para o setor de transportes”, explicou.
De acordo com o cientista, os principais desafios para o desenvolvimento atualmente se referem à escala de produção. “Neste momento o principal gargalo diz respeito ao aumento da escala. O processo de pirólise, a reforma da fase aquosa e as abordagens industriais já foram todos demonstrados em plantas piloto. Agora, existem os problemas normais de escala. Mas o desenvolvimento está relativamente avançado”, disse.
Para Regalbuto, que é professor do Departamento de Engenharia Química da Universidade de Illinois, a “gasolina verde” não será um concorrente da produção de etanol, mas uma alternativa complementar.
“Para os Estados Unidos, trata-se de um complemento. Temos atualmente toda a infraestrutura voltada para a produção de etanol de milho, que deverá ser usado para ser misturado à gasolina na proporção de 10%. No entanto, para cumprir a Lei de Segurança Energética, aprovada em 2007 pelo governo norte-americano, será preciso ter à disposição 16 bilhões de galões por ano de derivados de celulose. A partir da lignocelulose, podemos fazer hidrocarbonetos, evitando que tenhamos que ampliar tanto a infraestrutura para o processo de refino do etanol”, disse.
O pesquisador lembrou que existem iniciativas também no Brasil para a produção de diesel a partir da celulose – nesse caso, de cana-de-açúcar. “Mas isso seria igualmente complementar. O Brasil tem toda uma infraestrutura e um desenvolvimento tecnológico avançado para a produção do etanol e não vai desperdiçar o que foi investido nisso. O etanol veio para ficar. Os hidrocarbonetos serão, então, uma opção para algumas indústrias específicas, como a de aviões, caminhões pesados e barcos de grande porte.
Esses setores de transportes pesados deverão necessitar da alta densidade de energia da gasolina mesmo quando energias limpas – como a solar, eólica e todas as bioenergias – estiverem altamente desenvolvidas, segundo ele.
“O Brasil, além disso, com sua produção competitiva de cana-de-açúcar, poderá ter uma opção a mais – isto é, além de produzir etanol, também poderá fazer gasolina e diesel”, disse.
Recordista em energias renováveis
A mesa de abertura do workshop Tecnologias em biocombustíveis e suas implicações no uso da água e da terra teve a participação do diretor científico da FAPESP, Carlos Henrique de Brito Cruz, do presidente do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Marco Antonio Zago, de Cynthia Singleton, da NSF, e de Ernesto Quiles, do Ministério da Ciência e Tecnologia da Argentina.
Brito Cruz destacou a importância da discussão sobre biocombustíveis para o Brasil, observando que o país se destaca mundialmente por uma singularidade: é o recordista em uso de energias renováveis. "Nenhum outro país industrializado tem 46% de toda a energia utilizada com base em fontes renováveis. A média mundial é de 13% e a dos países da OCDE [Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico] não passa de 6%", destacou.
Segundo ele, partindo da necessidade urgente de lidar com o aumento do custo de importação do petróleo, no início da década de 1970, o Brasil foi forçado a encontrar alternativas em curto prazo e apostou no etanol. A escolha elevou a produção nacional a mais de 12 bilhões de litros por ano em meados da década de 1980. Depois de um período de incerteza na década de 1990, causado pela instabilidade do fornecimento, em 2003 os carros flex fuel passaram a dominar o mercado e o etanol voltou a ganhar espaço.
Em 2005, o país já era o segundo maior produtor de etanol do mundo, chegando a 25 bilhões de litros. Hoje, 90% dos veículos vendidos são flex fuel, não há mais gasolina sem mistura no Brasil e 33 mil postos de gasolina, dos 36 mil existentes, vendem etanol. O consumo já ultrapassou o da gasolina. Podemos dizer hoje que o combustível alternativo no Brasil é a gasolina e não o etanol.

Energia produzida do bagaço da cana é economicamente viável

A produção de energia elétrica através do bagaço de cana-de-açúcar é plenamente viável do ponto de vista econômico e atrativa para as usinas. A afirmação é do contador Paulo Lucas Dantas Filho, que defendeu recentemente uma dissertação de mestrado no Programa de Pós-Graduação em Energia ligado ao Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da USP. Para ele, além das vantagens ambientais, cria-se também uma terceira fonte de renda bastante significativa para os produtores de açúcar e álcool.
A pesquisa foi feita a partir de um estudo de caso onde foram analisadas quatro usinas de cana-de-açúcar na região de Catanduva, no interior de São Paulo. Segundo o pesquisador, o critério adotado foi que as usinas deviam ser auto-sustentáveis, ou seja, toda energia consumida por ela devia ser produzida a partir do bagaço de cana. Além disso, o excedente energético produzido deveria estar sendo vendido para a concessionária responsável pela distribuição de energia na região.
O processo de produção de energia elétrica a partir do bagaço de cana-de-açúcar é, atualmente, totalmente automatizado e inserido dentro da linha de produção das usinas. Após a planta ser colhida e levada até a usina, ela passa por três moendas, o produto da primeira moagem vai para a produção de açúcar, na chamada “moagem de 1ª linha”, já na segunda e na terceira moagem o que é produzido é o álcool combustível. O que resta da cana é o bagaço, que é levado por uma esteira até a caldeira que realiza a queima. Depois de passar pelas turbinas e geradores, o vapor produzido na queima gera a energia elétrica.
Com relação ao possível dano ambiental causado pela fumaça produzida na queima do bagaço Dantas afirma que filtros recolhem a fuligem produzida. “Não sobra nada da cana, eles aproveitam tudo. A própria fuligem acaba se tornando adubo para plantios futuros”, completa.
Rentabilidade e custos
Segundo Dantas, a produção de energia elétrica a partir do bagaço de cana possui diversas vantagens econômicas. Para ele a principal vantagem é que esse processo se torna uma terceira fonte de receita das usinas que a utilizam, podendo gerar até uma quarta fonte renda, a emissão de créditos de carbono sob as regras do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), créditos estes comercializáveis em bolsas de valores.
“É um processo natural. Ao gerarem a energia limpa, automaticamente eles estão habilitados para requerem os projetos para certificação de emissão de créditos de carbono. É um caminho natural até”, destaca o pesquisador. Como ele mesmo ressalta, porém, não se trata se um processo simples, uma vez que os créditos são emitidos diretamente pela Organização das Nações Unidas (ONU), o que torna a ação algo caro e relativamente demorado, na ordem de 2 a 3 anos.
Por outro lado, ele compreende que o investimento inicial para a produção de energia é bastante alto. Segundo suas pesquisas, giram em torno de R$ 1,4 milhão por Megawatt (MW) produzido. As usinas por ele analisadas, por exemplo, produzem entre 40 e 50 MW.
Dantas esclarece que mesmo assim trata-se de um investimento bastante viável uma vez que o tempo de retorno do capital aplicado está entre 5 e 7 anos. “Os investimentos industriais, por exemplo, são da ordem de 12 a 13 anos para retorno de negócio”, comenta o contador. Outra vantagem na implantação deste sistema de produção de energia é a venda do excedente para as concessionárias. Dantas aponta que se trata de contratos longos, da ordem de 20 anos, que garante uma fonte de renda muito menos vinculada às oscilações de mercado.
Poucas perdas
Dantas explica que há poucas perdas de energia, se comparado com a eletricidade produzida nas grandes usinas. "Como a energia produzida vai para as centrais de distribuição de cidades próximas, há muito menos perda", garante. Além disso, o período de safra da cana, de março a novembro, coincide com as épocas em que a oferta hidrelétrica é normalmente menor, por causa da diminuição das chuvas.
Para o pesquisador, o principal diferencial do aproveitamento do bagaço da cana é a importância ser uma energia renovável que pode contribuir com a redução na emissão de gases que provocam o efeito estufa. Ele acredita ainda que o potencial de produção de energia deva aumentar nos próximos anos por dois motivos. O primeiro está ligado a evolução tecnológica. Mesmo com um possível aumento de custos o aumento da produtividade compensaria os gastos com investimento. O segundo está na redução das queimadas no momento do corte da cana. No caso de São Paulo, por exemplo, uma resolução estadual obriga que, até 2017, as queimadas sejam extintas, o que possibilitaria o aproveitamento da palha e da ponta da cana-de-açúcar, perdidas nesse modelo de colheita. A matéria-prima (bagaço) somada à ponta e à palha tende a aumentar em 30% a capacidade de produção de energia.

Produção de biocombustíveis prejudica países pobres

A produção de biocombustíveis em escala industrial agrava problemas sociais e ambientais nos países pobres, inclusive o Brasil, advertiu a ONG britânica Christian Aid em um relatório divulgado nesta segunda-feira.
O relatório cita especificamente a falta de direitos trabalhistas dos trabalhadores, como em algumas plantações no Brasil --principal exportador e segundo produtor de biocombustíveis no mundo. Além disso, aponta ainda os deslocamentos forçados de agricultores na Colômbia e ao aumento dos preços dos alimentos, especialmente na América Central.
"Se está usando grandes somas de dinheiro dos contribuintes americanos e europeus para apoiar indústrias que agravam a fome, promovem graves violações dos direitos humanos além da destruição ambiental, e que não cumprem os benefícios prometidos", diz Eliot Whittington, autor do estudo "Growing Pains" ("Sofrimento Crescente").
Além disso, a ONG observa que alguns combustíveis, ao invés de combater as alterações climáticas, provocam mais emissões de gases de efeito estufa que os combustíveis fósseis, devido à devastação causada pela necessidade de adquirir terras aráveis.
Segundo a Christian Aid, o problema não são os biocombustíveis, mas as políticas que favorecem sua produção em grande escala para abastecer a crescente demanda dos países desenvolvidos para o transporte.
A organização lamenta que os países desenvolvidos como os Estados Unidos, já gastaram bilhões de dólares em subsídios à produção de biocombustíveis, quando haveria maneiras mais baratas e mais eficazes de se reduzir as emissões de dióxido de carbono provenientes do transporte.
A Christian Aid acredita, no entanto, que os biocombustíveis têm potencial para ajudar as 2,4 bilhões de pessoas que atualmente não têm garantido o combustível necessário para se alimentar e para o aquecimento.
Mas a organização acredita que é necessária a adoção de novas políticas para que os menos favorecidos tenham acesso a energia limpa.
Os políticos devem rever urgentemente suas opiniões sobre os biocombustíveis para garantir que apenas as culturas e os combustíveis que assegurem a integração social e ambiental recebam apoio do governo.

País tem alta tecnologia de etanol de 2ª geração

Cientistas da Embrapa Agroenergia desenvolvem pesquisas para caracterizar a parede celular da cana-de-açúcar. Os trabalhos estão em andamento no Laboratório de Genética Molecular da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, em parceria com o Instituto de Botânica da Universidade de São Paulo (USP).
A pesquisa consiste no fracionamento da parede celular de cana-de-açúcar baseado no perfil de monossacarídeos neutros e na identificação de genes-chave envolvidos na modificação da parede. Será possível compreender melhor a composição e estrutura da parede celular, para aumentar a produção de etanol de 2ª geração. O trabalho é inovador, declara Hugo Molinari, pesquisador da Embrapa Agroenergia, pois é uma abordagem que relaciona a modificação da parede celular ao processo de senescência foliar, ou seja, um processo de envelhecimento natural das plantas.
Durante esse processo, a planta sofre uma série de modificações tanto estruturais quanto bioquímicas. A idéia é melhor entender este processo para então modificar a parede celular no sentido de deixá-la mais frouxa e, assim, diminuir o gasto energético do processo produção de bioetanol.
A pesquisa é apresentada no 9th ISSCT Germoplasm and Breeding Workshop, em Cairns, na Austrália, no período de 17 a 21 de agosto de 2009. O trabalho é objeto de estudo da aluna Maria Thereza Martins, do curso de mestrado em Ciências Genômicas da Universidade Católica de Brasília (UCB), sob a orientação dos pesquisadores da Embrapa Agroenergia Hugo Molinari e Betânia Quirino.
Cientistas já conseguiram caracterizar o perfil de monossacarídeos neutros da parede celular da cana-de-açúcar durante o processo de senescência foliar. O próximo passo, que já está em andamento, é estudar o padrão de expressão gênica de 16 enzimas pré-selecionadas, relacionadas com a síntese e degradação da parede celular. Desta forma, será possível selecionar enzimas para a manipulação gênica da cana-de-açúcar.
O Brasil é o maior produtor mundial da cultura, com área plantada de aproximadamente 9,4 milhões/ha, de acordo com dados da Conab. O País é líder mundial no mercado do etanol e com perspectivas de se manter neste patamar com o avanço das pesquisas com o etanol de 2ª geração. A Austrália, país sede do evento, ocupa a 8ª posição no mundo com área plantada desta cultura, equivalente as plantações de cana-de-açúcar do Estado de Pernambuco.