ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO, O BIOCOMBUSTIVEL DO FUTURO

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1 ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO, O BIOCOMBUSTIVEL DO FUTURO Rafaela Gamba Pimentel 1, Fernanda Daniela Gonçalves 2, Francielli Gasparotto 3, Luciana Cristina Soto Herek Rezende 4 1 Acadêmica do curso de Engenharia Ambiental e Sanitária, Unicesumar, Bolsista PROBIC-Unicesumar, rafaelagpimentel@gmail.com 2 Acadêmica do curso de Engenharia Ambiental e Sanitária, Unicesumar, gonçalvesfer.d@gmail.com 3 Co -orientadora, Professora da Pós-graduação Mestrado em Tecnologias Limpas da UNICESUMAR. Pesquisadora do Instituto Cesumar de Ciência, Tecnologia e Inovação ICETI. francielli.gasparotto@unicesumar.edu.br 4 Orientadora, PhD, Professora da Pós-graduação Mestrado em Tecnologias Limpas da UNICESUMAR. Pesquisadora do Instituto Cesumar de Ciência, Tecnologia e Inovação ICETI. luciana.rezende@unicesumar.edu.br RESUMO O Etanol representa fator de destaque na matriz energética brasileira. Além de o etanol hidratado substituir em parte o petróleo, o etanol anidro pode ser adicionado à gasolina aumentando sua octanagem e diminuindo a emissão de gases do efeito estufa. O etanol de segunda geração é um biocombustível produzido a partir de biomassa lignocelulósica, que utiliza processos químicos tradicionais e também a biotecnologia moderna que emprega enzimas para a quebra de moléculas de celulose, tornando a em açúcares, para então produzir o etanol por meio de processos fermentativos alcoólicos da biotecnologia convencional. Possui composição idêntica a do etanol de primeira geração e um implemento em sua produção já está em estudo com uma nova variedade de cana: a super cana. Há uma previsão de que o etanol de segunda geração (2G) terá custo abaixo do custo atual da primeira geração, tornando-o mais competitivo. Assim, este projeto teve como proposta a realização de um estudo sobre as vantagens de tal combustível e das tecnologias de quebra da celulose presente no bagaço e na palha da cana de açúcar. O que, sem aumento de cana processada, traria um incremento na produção de etanol como um todo. PALAVRAS CHAVES: Bioetanol; Hidrólise ácida/enzimática; Material celulósico. 1 INTRODUÇÃO O etanol em suas duas vertentes, anidro e hidratado, desperta de modo crescente a atenção de pesquisadores, empresas e governos. Isso decorre das pressões de preços e perspectivas de esgotamento das fontes não-renováveis de combustíveis fósseis, a assinatura do Protocolo de Quioto e os problemas relacionados à emissão de gases do efeito estufa (GEE) (BASTOS, 2007). Por estes motivos há razões para pensar que o advento do etanol celulósico vai transformar drasticamente o quadro da produção de etanol, na medida em que toda e qualquer biomassa passará a servir de matéria-prima. O etanol de segunda geração é produzido a partir dos coprodutos da cana de açúcar, com base na biomassa lignocelulósica, que utiliza processos químicos e biotecnologia, que emprega enzimas para a quebra de moléculas de celulose, tornando a em açúcares, para produção por meio de processos fermentativos, deixando sua composição idêntica a do etanol de primeira geração. Para implementar ainda mais, o estudo de uma nova variedade de cana começa a se destacar: a super cana, uma espécie transgênica que possui maior capacidade de realizar fotossíntese, por conter quatro vezes mais celulose que a convencional. Segundo Godoy (2013), o etanol de segunda geração (2G) poderá ter seu custo abaixo do custo atual da primeira geração, tornando o álcool mais competitivo. Outro ponto importante é que também diminuiria a competição com o setor de plantio de alimentos. Portanto, o objetivo deste trabalho foi a realização de um estudo sobre as vantagens do uso do etanol de segunda geração e das tecnologias de quebra da celulose presente no bagaço e na palha da cana de açúcar. 2 DESENVOLVIMENTO

2 2.1 BIOCOMBUSTÍVEIS Durante anos, o petróleo foi e ainda é, a fonte energética primária dominante no mundo, porém, seu processo de combustão retira uma grande quantidade de compostos de carbono estocada no subsolo e as lançam para a atmosfera, aumentando assim o efeito estufa (GOLDENSTEIN, 2006). Todavia, dados indicam que os estoques globais de petróleo se esgotarão por completo por volta de Mas antes mesmo de seu esgotamento, é possível que o preço de seus derivados atinja patamares muito elevados, os tornando economicamente inviáveis (POMPELLI, 2001). Para substituir os combustíveis derivados de petróleo, tem-se os biocombustíveis como possibilidade de uso como fonte de energia, considerado limpo, sua emissão de gás carbônico é contrabalanceada por aquele consumido pela cana-de-açúcar em seu crescimento. Há incentivo para uso e produção de biocombustíveis, como a tributação específica sobre o diesel de petróleo, incentivos tributários para a cadeia produtiva, alterações na legislação de meio ambiente, e subsídios concedidos aos produtores. Conforme Pompelli (2011), o álcool foi o primeiro combustível renovável a ser utilizado em larga escala, sendo uma fonte inesgotável, de baixo custo e com imenso potencial de aumento da produção. 2.2 O ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO Seu objetivo é o aproveitamento de resíduos, pois são responsáveis por dois terços da energia total da planta. O bagaço de cana de açúcar é o material mais utilizado na produção do etanol 2G por causa de sua quantidade remanescente da produção, tanto de açúcar, como de etanol (CHEMMÉS, 2013). O processo de produção do etanol de segunda geração vem despertando o interesse de diversos pesquisadores, estimulados por políticas de pesquisa, que visam ampliar a produtividade do etanol celulósico no Brasil (BIAGGI, PIACENTE & SILVA, 2015). 2.3 PROCESSOS PARA PRODUÇÃO DO ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO Pré-Tratamento Segundo Ogeda (2010), o pré-tratamento tem como finalidade quebrar a estrutura da celulose e remover a lignina, elevando o rendimento em até 70%. Esta etapa promove ainda a formação de açúcares, evitando a degradação, a perda de carboidratos e a formação de bioprodutos inibidores da hidrólise enzimática e fermentação (ANDRADE, 2014). Classificam-se em: físico, químico, biológico e combinado. De acordo com Martins (2014), no pré-tratamento físico a biomassa é triturada e tratada com vapor saturado, após uma descompressão e uma termo-hidrólise; o químico é realizado por meio de ácidos, concentrados ou diluídos, seguidos pela organosol. No biológico, utilizam fungos e algumas bactérias, que irão secretar enzimas extracelulares, ajudando a remover uma quantidade considerável de lignina da biomassa (OGEDA, 2010).

3 2.3.2 Hidrólise Após o pré-tratamento, realiza-se uma hidrólise ácida e posteriormente a hidrólise enzimática. Em ambas, os fatores que afetam o processo são: a porosidade do material lignocelulósico, a cristalinidade da fibra de celulose, e o conteúdo de hemicelulose (RIBEIRO, 2010). A primeira utiliza um forte solvente da lignina em altas temperaturas para facilitar o rápido acesso a celulose e hemicelulose, sendo aprimorada em líquidos iônicos. Já a hidrolise enzimática é catalisada por um grupo de enzimas (celulases), as quais rompem as ligações glicosídicas das microfibrilas da celulose liberando oligossacarídeos, celobiose e glicose, processo de grande importância na ciclagem de nutrientes (SANTOS, 2012) Fermentação A fermentação alcoólica, processo mais empregado para produção de etanol, é a ação de leveduras sobre açúcares fermentáveis contidos em uma solução, no qual a energia formada por reações de oxidação pode ser utilizada para o crescimento (DIAS, 2011). Já em paralelo, há estudos sendo desenvolvidos para fermentação com alta carga e sólidos. Para isso, deve-se levar em conta a integração da energia, recuperação das enzimas e recirculação de água, procedendo a hidrolise e a fermentação de forma simultânea (SSF) (CARLI, 2011). 2.4 PRODUÇÃO E PERPECTIVAS O Brasil possui cerca de 46,8% de sua matriz energética composta por fontes renováveis de energia. Para este número aumentar ainda mais, diversas instituições nacionais têm aplicado esforços no desenvolvimento das rotas tecnológicas que viabilizem a produção de etanol de segunda geração, como a Unicamp, UFRJ, CTC, CTBE e Embrapa (LIMA, 2011). Estima-se que 491 bilhões de litros de biocombustível possam ser gerados a partir de biomassa lignocelulósica residual, ampliando em até 16 vezes sua produção anual (SANTOS, 2012). 3 METODOLOGIA O projeto foi desenvolvido a partir de revisão bibliográfica em artigos científicos, dissertações e teses, verificando o histórico da produção dos combustíveis fósseis e dos biocombustíveis, observando os principais pontos positivos e negativos. Também foi realizada observações sobre a produção de etanol de primeira geração e das tecnologias empregadas, mas principalmente, quais delas podem ser utilizadas para a produção de etanol 2G. Por conseguinte, foram estudados os processos de pré-tratamento, hidrólise e fermentação. Além disso, foi possível observar a atual produção de álcool no Brasil e as perspectivas futuras, criando cenários para aumento com o alinhamento da produção de etanol de Segunda Geração. 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS O etanol é um excelente substituto dos combustíveis fósseis, pois apresenta-se rentável energeticamente e ambientalmente, uma vez que liberam cerca de 50% menos material particulado, 98% menos enxofre e é biodegradável.

4 Não promove desequilíbrio no ecossistema, assim não contribui para o aumento do efeito estufa. É necessário o desenvolvimento e implementação de tecnologias para a produção do etanol 2G em larga escala, sendo de suma importância para o setor energético mundial, dado que sua produção aumentaria sem a necessidade de expansão da área de plantio. O consumo e a produção do etanol devem ser incitados com incentivos tributários na cadeia produtiva, deixando o preço do etanol competitivo e popularizando ainda mais seu consumo. REFERÊNCIAS ANDRADE, L.F. de. Produção de etanol de segunda geração. Belo Horizonte MG, ARAUJO, G.JJ.F. et al. O de etanol de segunda geração e sua importância estratégica ante o cenário energético internacional contemporâneo. IX Fórum Ambiental da Alta Paulista, v. 9, n. 5, 2013, p São Paulo, BIAGGI. D.E; PIACENTE. F.J; SILVA. V.C. Produção de etanol de segunda geração a partir da cana-de-açúcar: estudo de prospecção de patentes. In: WORKSHOP DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA DO CENTRO PAULA SOUZA, 10., Anais... São Paulo, BRANCO, L.G.B. Biocombustiveis: vantagens e desafios. Revista eletrônica de energia v. 3, n.1, p Salvador BA, Dezembro, CARLY, C.M. Hidrolise e fermentação do bagaço de cana-de-açúcar em escala de bancada para produção de etanol 2G. São Carlos SP, CHEMMÉS, C.S. Estudo de métodos físico-químicos no pré-tratamento de resíduos lignocelulósicos para produção de etanol de segunda geração. In: SEPA - SEMINÁRIO ESTUDANTIL DE PRODUÇÃO ACADÊMICA, UNIFACS, 12., Anais... Salvador, BA, DIAS, M.O.S. Desenvolvimento e otimização de processos de produção de etanol de primeira e segunda geração e eletricidade a partir da cana-de-açúcar. Campinas SP, FERREIRA, J. Etanol de Segunda Geração: definição e perspectivas. Rev. Conexão Eletrônica, Volume 12, n.1. Três Lagoas MS, GOLDEMBERG, José. Biomassa e energia. Quím. Nova vol.32 no.3. São Paulo - SP, GODOY, O. Tecnologia brasileira. Gazetanol. Maio de INNOCENTE, A.F. Cogeração a partir da biomassa residual da cana-de-açúcar. Botucatu SP, Março de LEAL, M.R.L.V. O potencial de aproveitamento da energia da biomassa. Inovação Uniemp, Campinas, SP, v.1 n.3., Dezembro de 2005.

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