Tema Energias Renováveis e Não Renováveis Painel: Marcos Silveira Buckeridge, IB/USP e CTBE

Tema Energias Renováveis e Não Renováveis Painel: Marcos Silveira Buckeridge, IB/USP e CTBE

Homo sapiens e sua obsceção por Vis Viva Marcos Buckeridge Departamento de Botânica Instituto de Biociências USP Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol, Campinas msbuck@usp.br

Alterações no clima CO2, temperatura e água: o tripé das mudanças climáticas Aumento na concentração de CO 2 Efeitos sobre a biodiversidade Efeitos sobre os cultivos agrícolas Aumento na Temperatura Mudança na distribuição da água

FATOS Acredita-se que a quantidade de energia no universo seja constante A população humana ontem as 4:30 da tarde era de 6.883.325.977 O consumo mundial de petróleo é cerca de 23 milhões barris de petróleo por dia, 22,5 bilhões de barris por ano. São 3,6 trilhões de litros por ano (dados da CIA); Em 2011, só o Brasil deve produzir 30 bilhões de litros de etanol e junto com os demais países produtores estima-se que a produção mundial seja de 75,5 bilhões de litros, o que equivale a 2% do consumo mundial de petróleo; O Homo sapiens é dependente de energia para obter conforto para viver na Terra Já estamos no limite do uso de energia e uma grande parte dela vem de combustíveis fósseis, o que leva à intensificação das mudanças climáticas globais.

PORTANTO... As Mudanças Climáticas Globais são, em parte, um efeito da necessidade que o homem tem de gastar energia; Assim, uma forma de evitá-las é não usar energia renovável, a qual não aumenta a concentração de CO2 na atmosfera; Portanto, o mundo deve trocar a matriz energética de energia fóssil para energia renovável; O Brasil é um dos melhores exemplos que o mundo tem atualmente PODEMOS MELHORAR AINDA MAIS?

BIOENERGIA: o que é? energia renovável obtida a partir de materiais derivados de fontes biológicas

Energia Madeira, bagaço Via termoquímica Fotossíntese Corpo da planta Álcool Eletricidade biodiesel Motores, Indústria, Transporte Milhões de anos Petróleo

45 Brazil (%) Wolrd (%) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Oil Biomass Electricity Natural gas Coal Nuclear Flavio Fernandes, Edmilson Moutinho dos Santos, Instituto Brasileiro de Petróleo e Gás - IBP

A cana-de-açúcar no Brasil

Modern sugarcane cultivars Domesticação da cana-de-açúcar Saccharum officinarum Chewing Saccharum sinence Saccharum barberi (crosses to wild relatives natural hybrids) Sugar extraction Manufacturing Cottage industries Saccharum officinarum clones World trade plantation factories S. officinarum X S. spontaneum (interspecific hybrids) Modern Breeding SE Asia Pacific Islands Intertropics Persia Mediterranean Spain Canary Madeira West Africa Dominican Republic Brasil Java India

O uso do etanol no Brasil começou no Nordeste, no início do século XX Photography showing one of the tanks for ethanol storage as Usina Serra Grande (Source: Museu Carlos Lyra) Em abril de 1933 havia bombas de etanol servindo automóveis em várias cidades do Nordeste Brasileiro l: 3 em Recife; 1 em Caruarú, 1 em Garanhuns, 2 em Maceió, 1 em Serra Grande, 1 em União dos Palmares.

Thousand Units Venda de automóveis no Brasil entre 1979 e 2007 Corrosão Otimização da combustão 2.000,0 1.800,0 1.600,0 1.400,0 1.200,0 1.000,0 800,0 600,0 400,0 1979 1980 1981 1982 1983 1984 200,0 0,0 Proálcool 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 100%Eth Cars Gasoline Cars FlexFuel Cars 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Era Flex 2005 2006 2007

1ª geração do bioetanol: 1/3 da energia da cana está na forma de sacarose Processamento em uma usina sucro-alcoleira 13

Usando o etanol celulósico para aumentar o suprimento de energia

1/3 da energia está no bagaço...e 1/3 na palha 15

STATEGIES TO IMPROVE SUGARCANE ETHANOL SUSTAINABILITY IMPROVING PRODUCTIVITY - Average today: 80 t/ha - Goal: 120 t/ha - There are records of >300 t/ha - We continue to develop more productive varieties - Photosynthesis can be improved -MINERAL NUTRITION -WATER RELATIONS - PHOTOSYNTHESIS IMPROVING 1st GEN ETOH -We can still improve sucrose in Brazilian varieties. - Engineering can improve process eficieny, especially the fermentation step - GENETICALLY MODIFIED PLANTS FOR HIGHER SUCROSE - YEAST SYNTHETIC BIOLOGY DEVELOPING 2nd GEN ETOH -2/3 of the energy in sugaracne is in the cell walls - Part of it is used for bioelectricity -Biorefinery can be developed -CELL WALL ARCHITECTURE -PRETREATMENT - HYDROLYSIS -PENTOSE FERMENTATION IMPROVE EFFICIENCY OF COMBUSTION OF ETHANOL IN ENGINES Using the CO 2 produced during the process to empower algae to make biodiesel could be a great help to decrease CO 2 emissions

Tornando a cana-de-açúcar mais produtiva através do aumento na fotossíntese

De Souza et al. 2008 Plant Cell & Environment, Volume 31, pg 1116 30% menos transpiração +60% EUA Ambiente Elevado Productividade Ambiente Elevado 2005 1 ano em alto CO 2 50% mais de biomassa

Bainha vascular Cloroplastos de cana-de- açúcar Mesofilo TEM by H. Carrer; LM by D.C. Leite, A. P. Souza and M. Buckeridge

JÁ ENCONTRAMOS AS PROTEÍNAS DO SISTEMA FOTOSSINTÉTICO RESPONSÁVEIS PELO AUMENTO NA BIOMASSA AMBIENTE ELEVATED CO2 DE 217 PROTEÍNAS 22 SÃO EXPRESSAS DIFERENCIALMENTE EXPRESSAS EM CO 2 ELEVADO Colaboração com Carlos Labate, Tese de doutorado de Amanda Souza

Aprimorar o uso da terra e considerar as florestas

Áreas para a produção de cana em território Brasileiro considerando, solo, clima e irrigação Alta Média Baixa Inapropriada Amazonia Pantanal Mata Atlântica Outras áreas de preservação Acima de 12% de inclinação

Algumas das espécies estudadas no LAFIECO-USP para entender as respostas de plantas brasileiras às mudanças climáticas Matapasto feijão Cana-de-açúcar Soja Senna alata Açaí Marcos Buckeridge

Efeitos gerais do CO2 elevado sobre a fisiologia de árvores nativas da Mata Atlântica e Amazônia e de culturas agrícolas importantes no Brasil Marcos Buckeridge

que isto significa em termos de CARBONO? Brasil - 2005-2006 Produção total 400 milhões de toneladas APROXIMADAMENTE 16 M DE TONS DA CANA É CARBONO MAS... Somente as florestas da América do Sul têm 70 BILHÕES de tons de C Isto significa que TODA a nossa cana representa cerca de 0,022% de todo o C das florestas sulamericanas O QUE DEVEMOS FAZER? BUCKERIDGE, M.S. (2007) Seqüestro de carbono, cana-de-açúcar e o efeito Cinderela. Comciência - LabJor http://www.comciencia.br/comciencia/?section=8&edicao=23&id=258

In medium est virtus 1) Aumento na produtividade de cana 2) Regeneração de florestas e cerrado Environmental Friendly Ethanol Cana sozinha Apenas produção de bioetanol Cana com corredores de florestas Maior produção de etanol Mais sequestro de C: mitigação e adaptação BUCKERIDGE, M.S. (2007) Seqüestro de carbono, cana-de-açúcar e o efeito Cinderela. Comciência - LabJor http://www.comciencia.br/comciencia/?section=8&edicao=23&id=258

Brasil: um país flex O BRASIL É O PRIMEIRO PAÍS TROPICAL A SE TORNAR DESENVOLVIDO Isto porque trás a carga de uma cultura que convive com alta diversidade em vários aspectos, que é caracterizada por uma grande flexibilidade biológica, tal qual ocorre, por exemplo, em nossas florestas No Brasil, não somente os carros são flex, mas também a indústria de energia caminha no mesmo sentido. Só assim será possível manter um sistema com bom nível de sustentabilidade. Este estilo tropical e flexível vem se tornando uma marca brasileira no desenvolvimento mundial

OBRIGADO msbuck@usp.br http://msbuckeridge.wordpress.com