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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
Verônica de Araújo Bruno
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE O ETANOL E O BIODIESEL BRASILEIROS
Lorena
2013
2
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
Verônica de Araújo Bruno
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE O ETANOL E O BIODIESEL BRASILEIROS
Monografia apresentada a Escola de
Engenharia de Lorena da Universidade de
São Paulo como requisito parcial para
obtenção do título de Engenheiro Químico.
Área de Concentração: Processos
Biotecnológicos
Orientador: Prof. Dr. Adilson Roberto
Gonçalves
Lorena
2013
3
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por todas as oportunidades que me foram concedidas, todos
os caminhos que as elas me levaram e todas as pessoas especiais que neles
estiveram ao meu lado.
Agradeço aos meus pais por serem base, estrutura e teto, ainda que o
distanciamento físico e a saudade se fizessem constantes. Por incentivarem meus
sonhos, apoiarem minhas decisões e comemorarem minhas conquistas, mas acima
de tudo por me amarem, sem o que nada teria verdadeiro significado.
Agradeço aos meus familiares por todo apoio, conforto e carinho concedidos.
Agradeço a todos os meus amigos que durante os anos de faculdade
estiveram presentes trocando experiências, superando obstáculos e principalmente
compartilhando alguns dos melhores momentos da minha vida. Obrigada por terem
contribuído essencialmente para que me tornasse um ser humano melhor.
Meus mais sinceros agradecimentos aos funcionários e professores da
graduação que dedicam seu tempo dando o suporte necessário e tendo a nobre
função de garantir que a transmissão de conhecimento se perpetue, formando
excepcionais engenheiros mas sobretudo íntegros profissionais.
Agradeço a todos que de alguma forma contribuíram para a minha formação e
para a execução do presente trabalho.
4
RESUMO
BRUNO, V. A. Análise comparativa entre o etanol e o biodiesel brasileiros.2013. 64f. Monografia (trabalho de conclusão de curso de Engenharia Química) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, 2013.
Atualmente, quando o mundo busca alternativas sustentáveis para as questões
inerentes aos combustíveis fósseis, se faz necessária a compreensão da magnitude
da contribuição brasileira, assim como o papel que o Brasil possui no momento, e
aquele que virá a ter nas próximas décadas. Esta monografia visa apresentar de
maneira crítica e analítica uma comparação de dois dos mais importantes
biocombustíveis brasileiros, o etanol proveniente da cana-de-açúcar e o biodiesel
obtido da soja. Serão discutidos, de maneira comparativa, aspectos relacionados a
esses combustíveis de biomassa vegetal, dentro do cenário energético brasileiro.
Para tanto, foram consultados todos os tipos de materiais oferecidos pelos meios
veiculares de informação, constituindo assim a base para toda e qualquer hipótese
ou projeção realizada. A partir dos dados recolhidos e integrados foi possível a
compreensão da atual matriz energética brasileira e porque, dentro dela, os
biocombustíveis mostram tamanha importância, credibilidade e sucesso.
Palavras chave: Biocombustíveis, Etanol, Biodiesel, Matriz energética
5
ABSTRACT
Currently, when the world seeks sustainable alternatives for matters relating to fossil
fuels, it is necessary to understand the magnitude of the Brazilian contribution, as
well as the role that Brazil has at the moment, and one that will come to have in the
coming decades. This monograph aims to provide a critical and analytical
comparison of two of the most important Brazilian biofuels, ethanol derived from
sugar cane and biodiesel from soya. It will be discussed in a comparative way,
aspects related to these fuels plant biomass within the Brazilian energy scenario.
Thus, has been found all kinds of materials offered by vehicular means of
information, providing the basis for any assumption or projection made. Through the
data collected and integrated allowed understanding the current Brazilian energy
matrix and why, within it, showing biofuels such importance, credibility and success.
6
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Reação de fermentação...........................................................................17
Figura 2 - Fluxogramas comparativos entre uma destilaria autônoma e uma
destilaria anexa.........................................................................................................19
Figura 3 - Obtenção de etanol através do processo Melle-Boinot...........................20
Figura 4 - Gráfico da matriz energética brasileira....................................................22
Figura 5 - Reação de transesterificação...................................................................22
Figura 6 - Fluxograma da obtenção do biodiesel.....................................................23
Figura 7 - Evolução da produção de soja através das décadas...............................29
Figura 8 - Produção de etanol anidro e hidratado....................................................33
Figura 9 - Produção em quilos de sementes por hectare de oleaginosas...............35
Figura 10 - Gráfico da evolução das emissões de veículos no Brasil.....................38
Figura 11 - Fluxograma das rotas tecnológicas para a produção de etanol............40
Figura 12 - Gráfico da produtividade média de etanol por área para diferentes
culturas......................................................................................................................41
Figura 13 - Demanda de energia no processamento da cana.................................42
Figura 14 - Estimativas da redução do número de empregados dos setores de
cana-de-açúcar no estado de São Paulo..................................................................44
Figura 15 - Área colhida e produção de cana-de-açúcar no Brasil..........................44
Figura 16 - Expansão da produção de cana-de-açúcar para outras regiões...........46
Figura 17 - Fluxograma da cadeia produtiva do biodiesel.......................................47
Figura 18 - Distribuição da produção de soja no Brasil...........................................48
Figura 19 - Emissões na produção de bioetanol de cana-de-açúcar......................51
Figura 20 - Fluxograma da produção de açúcar e bioetanol de cana-de-açúcar....52
Figura 21 - Emissões de gases de efeito estufa do processo de produção de diesel
no Brasil....................................................................................................................54
Figura 22 - Percentual de emissões relativo a cada etapa do ciclo de vida do
biodiesel de soja e dendê.........................................................................................55
7
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Reajustes da porcentagem de etanol anidro adicionado à gasolina.......31
Tabela 2 - Expansão das áreas utilizada para plantação de cana-de-açúcar..........45
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO......................................................................................................9
1.1 Objetivos.......................................................................................................13
2 REVISÃO DA LITERATURA............................................................................14
2.1 Cana de açúcar e soja: os alicerces do biocombustível brasileiro...........14
2.2 Etanol.............................................................................................................17
2.3 Biodiesel........................................................................................................21
3 METODOLOGIA...................................................................................................25
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................................26
4.1 Histórico.........................................................................................................26
4.2 Da planta ao combustível.............................................................................29
4.3 A engenharia por trás dos motores biocombustíveis...............................36
4.4 A produção de biocombustíveis no Brasil.................................................39
4.5 Biocombustíveis e meio ambiente..............................................................50
4.6 Programas de incentivo e fomento à pesquisa.........................................55
5 CONCLUSÃO......................................................................................................60
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................................................61
9
1 INTRODUÇÃO
Durante a década de setenta, a Organização de Países Exportadores de
Petróleo (OPEP) determinou a elevação do preço do petróleo em até 70%, como
medida taliativa aos Estados Unidos por apoiarem Israel. Com isso, os países que
dependiam desse combustível se viram obrigados a desenvolver novas fontes de
energia. Sendo um desses países, para o Brasil foi o início da intensificação de
programas que apóiam a diversificação de matriz energética e assim a crise do
petróleo acabou sendo um impulsionador para o desenvolvimento de combustíveis
produzidos a partir de biomassa. No entanto, o interesse nacional por
biocombustíveis data de muito antes. Desde 1920, o Brasil produz óleo vegetal e o
primeiro incentivo à produção de combustíveis renováveis aconteceu em 1938 com
a Lei N°. 737, que determinava a mistura de etanol na gasolina em todo o país
(GOLDEMBERG et al., 2004).
Atualmente, pesquisas no campo de combustíveis renováveis e mais
especificadamente biocombustíveis se mostram uma tendência mundial. Esse fato é
justificado por alguns fatores como a necessidade de redução de gases poluentes
na atmosfera, o incessante aumento de preço e possível esgotamento dos
combustíveis fósseis e a busca por uma economia mais sustentável, mas
principalmente é uma medida de segurança de abastecimento energético frente ao
cenário atual político e econômico dos combustíveis fósseis (MASIEIRO; LOPES,
2008).
Por biocombustível podemos entender todo combustível derivado de
biomassa, como por exemplo, biodiesel, etanol, carvão vegetal e metano. A
biodiversividade mundial permite que cada região do planeta, dependendo de
fatores geográficos e climáticos, utilize uma matéria-prima para a sua produção
(GORREN, 2009).
A biomassa vegetal pode ser utilizada para gerar energia através de sua
queima, ou seja, de forma direta, ou ser submetida a processos que a convertam
em combustíveis líquidos, substituindo assim os combustíveis fósseis derivados do
petróleo. A biomassa é vista entre as fontes de energia renovável como uma das
10
mais interessantes, uma vez que integra fatores socias, ambientais e econômicos,
visto que a bioenergia vegetal:
permite que os recursos estejam disponíveis no próprio local de utilização;
proporciona o desenvolvimento sustentável da região que a utiliza e
envolve baixo capital financeiro para geração de energia (GAMBARATO,
2012).
O Brasil configura no cenário mundial como um importante país no que se
refere à produção e principalmente expansão no setor de biocombustíveis e isso se
deve em grande parte à sua grande área territorial e ao clima tropical, que favorecem
a agricultura da cana-de-açúcar e soja. É visto como o país que reúne a maior
quantidade de vantagens comparativas para liderar a agricultura de energia, como
por exemplo, o fato de poder incorporá-la, sem competição com a agricultura de
alimentos, assim como por ser possível a realização de múltiplos cultivos dentro de
um ano calendário. Dentre as sua vantagens, ainda é possível citar os diversos
programas de incentivo a produção de combustíveis renováveis, como o Pró-Óleo,
que incentivava a produção de óleos vegetais para fins carburantes e o Proálcool,
que projetou o Brasil como referência mundial na produção de etanol, sendo o mais
importante programa de biomassa (GOLDEMBERG et al., 2004).
Em relação ao etanol, é possível dizer que o país atingiu a maturidade no que
se diz respeito a processos e tecnologia, mas, ainda assim, as perspectivas são de
ascensão da produção e crescimento de mercado nas próximas décadas
(GOVERNO BRASILEIRO, 2011). A produção brasileira de etanol pode ser divida
em quatro etapas. A primeira se estende desde o seu início até o Proálcool, quando
a sua produção era destinada majoritariamente à fabricação bebidas, considerando-
o assim, um subproduto da produção do açúcar. A segunda começou com a criação
do Proálcool em 1975 que determinava que fosse misturado etanol à gasolina em
automóveis que possuíssem a possibilidade de utilizá-lo como carburante. Já em
1979, foi iniciada a segunda fase do programa, quando a produção chegou a 3,4
milhões de metros cúbicos e o objetivo do programa passou a ser o incentivo da
produção de carros movidos integralmente a etanol. Nessa época houve grande
expansão devido ao grande número de destilarias autônomas implantadas. Em
11
1985 a produção de etanol brasileira representava cerca de 80% da produção
mundial. O programa, no entanto, teve o fim do seu apogeu nos próximos anos
quando houve uma grande queda no preço do petróleo, reduzindo assim sua
atratividade. Recentemente, quase após 20 anos, a produção de etanol ingressou
numa nova etapa com os motores automotivos flex fuel, ou seja, aqueles que
podem operar com frações de gasolina e etanol em quaisquer proporções
(MILANEZ; FAVERT FILHO; ROSA, 2008).
Atualmente, as atenções também estão voltadas para o etanol de segunda
geração, ou seja, aquele proveniente de material lignocelulósico. Frente aos
resultados que vem apresentando através de pesquisas, o etanol proveniente tanto
da palha como do bagaço da cana-de-açúcar se mostra promissor. Trata-se de uma
alternativa sustentável e adequada para os resíduos do processamento da cana,
assim como implica a necessidade de uma menor área de plantio. No entanto, a
dificuldade técnica se encontra em viabilizar a extração do açúcar da matriz
lignocelulósica para sua posterior fermentação. Para que isso ocorra se faz
necessário o uso de enzimas, ou tratamentos químicos e físicos que quebrem sua
estrutura, permitindo que a celulose fique acessível (LEITE; CORTEZ, 2009).
Apesar dos estudos sobre combustíveis renováveis terem iniciado no Brasil na
década de 20, somente em 1975 o uso de óleos vegetais com fins energéticos foi
efetivamente proposto. Isso se deu através do Pró-Óleo, que tinha como objetivo a
produção excedente de óleo vegetal capaz de ser vendido a um preço concorrente
ao do petróleo. O programa previa a mistura de 30% de óleo vegetal no óleo diesel
e aumento dessa porcentagem até seu uso integral a longo prazo. A redução do
preço do petróleo em 1986, fez com que os incentivos a pesquisa reduzissem.
Entretanto em 2004 a produção de biodiesel foi retomada com o Programa Nacional
de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB) que previa a adição de 2% de biodiesel ao
diesel comum, contribuindo assim de forma significativa para aumentar a produção
nacional, inserindo o Brasil no contexto mundial. Em 2010 essa porcentagem
passou para 5% e a previsão é para que chegue a 20% em 2020 (ANP, 2012).
Ainda assim, no Brasil, o etanol é o responsável pela porcentagem majoritária
de energia proveniente de biomassa. Cerca de 16% são provenientes do etanol,
12
sendo a segunda fonte primária do Brasil desde o ano de 2007, enquanto menos de
3% são derivadas do biodiesel, uma vez que essa porcentagem inclui outras formas
de biomassa. Segundo o Ministério de Minas e Energia brasileiro entre os anos de
2010 e 2011 foram produzidos cerca de 28 milhões de metros cúbicos de etanol,
enquanto de biodiesel foram produzidos 2,4 milhões de metros cúbicos (MME,
2011). Esses dados podem ser explicados por fatores econômicos, culturais,
tecnológicos, naturais entre outros.
O Brasil possui quase metade da sua matriz energética dependente de energia
renovável (incluindo em sua grande parte a energia hidráulica e a proveniente de
biomassa), o que o coloca em uma posição extremamente favorecida em relação a
média mundial que é em torno de 15% (MME, 2011). Ainda assim, há muito o que
ser aproveitado e instituído. Um exemplo disso pode ser encontrado nas plantações
de cana-de-açúcar. Além de ser um combustível renovável de biomassa vegetal
capaz de absorver dióxido de carbono presente na atmosfera, sua palha pode ser
utilizada para a geração de energia através da queima. Mais recentemente, estudos
mostraram que, com o início da lei que prevê a mecanização integral da colheita da
cana, será possível daqui a quatro anos gerar 25% do potencial da usina de Belo
Monte com apenas metade da palha recolhida (BRASILAGRO, 2012).
Em contrapartida, atualmente o tema biocombustível tornou-se tão discutido
que é possível encontrar partidários contra o seu desenvolvimento. Inúmeras
desvantagens com relação a sua produção e consumo são apontadas e seus
benefícios em ralação ao meio ambiente contestados. As controvérsias giram em
torno do questionamento se os biocombustíveis são a solução ou o início de um
novo problema. Dentre as desvantagens apontadas, são citadas: o alto consumo de
energia para produção; o fato de ser baseada em culturas intensivas que emitem
gases de efeito estufa; o elevado consumo de água; o desflorestamento em
detrimento do plantio de tais culturas e principalmente o receio da escassez e
aumento de preço de produtos agro-alimentares (REIS; SOBRAL, 2012).
Frente ao cenário atual, e a toda informação encontrada nos meios veiculares
a respeito de biocombustíveis, torna-se necessária a especulação e análise crítica
dos dados apresentados. É possível observar que em tais fontes de pesquisa,
13
diferentes combustíveis de biomassa são abordados separadamente, ou seja, são
tratados de maneira pontual e não integradamente como partes de um mesmo
contexto. Sendo assim, se torna de extrema importância compreender a situação
energética atual brasileira e todos os aspectos inerentes para prever os possíveis
caminhos e tendências futuras. Neste trabalho, serão discutidos aspectos relativos
aos dois biocombustíveis de maior destaque no Brasil para abastecimento de
transportes, assim como as técnicas e matérias-primas utilizadas no país, ou seja, o
etanol proveniente da cana de açúcar e a biodiesel obtido através da soja.
1.1 Objetivos
Pretende-se neste trabalho realizar, através de pesquisa bibliográfica, a
comparação crítica e analítica do etanol e do biodiesel produzidos e consumidos no
Brasil, tendo-se o intuito também de reunir toda informação inerente a esses dois
combustíveis renováveis em uma única fonte de maneira comparativa. Os aspectos
pesquisados dirão respeito, de maneira ampla, a fatores sociais, econômicos e
políticos, mas também serão estudados questionamentos mais específicos como,
por exemplo, suas vantagens, desvantagens, aplicações, fomentos a pesquisas,
histórico, potencial energético, programas de incentivo, normas e leis, impacto
ambiental, etc.
Para tal, é proposta a seguinte abordagem:
• Realizar um levantamento bibliográfico que descreva a situação do etanol e
do biodiesel brasileiros, consultando as principais fontes bibliográficas da literatura,
complementando-as com informações e dados estatísticos cedidos pelos órgãos
governamentais.
• Apresentar uma análise crítica desses dados desde o início até os dias
atuais, com o objetivo de compreender a evolução do setor energético brasileiro e o
papel dos biocombustíveis no desenvolvimento do país.
• Fazer projeções a respeito dos biocombustíveis num futuro cenário nacional
e possíveis soluções para o abastecimento energético do país nos próximos anos.
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2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Cana-de-açúcar e soja: os alicerces do biocombustível brasileiro
O Brasil é um país conhecido mundialmente por sua grande extensão
territorial. São mais de 8,5 milhões de Km² em terras contínuas (IBGE, 2012). Esse
fato pode ser encarado de maneira positiva, uma vez que, além da imensa área
física, o país possui grande diversidade de solos e climas o que o torna uma
potencialidade produtiva, principalmente no que diz respeito ao cenário agrícola.
A agricultura no Brasil é uma das suas principais bases econômicas, desde a
colonização até o presente momento, evoluindo das monoculturas até a
diversificação de produção. O país apresenta uma área agricultável disponível total
estimada em 152,5 milhões de hectares ou 17,9% do território, sendo que destes
62,5 milhões de hectares ou 7,3 % do território é constituído pela área agricultável
já utilizada (SAFRAS E MERCADO, 2012).
Atualmente no Brasil, 90% do óleo vegetal é produzido a partir da soja, sendo
que 80% das indústrias produtoras de biodiesel utilizam óleo de soja como matéria-
prima. Os outros 15% correspondem à gordura animal e 5% as outras oleaginosas
(CASTELLANELLI, 2008). Esse fato é justificado, já que a soja não é produzida
exclusivamente para se obter óleo.
O óleo de soja é conseqüência da demanda, sempre crescente, por mais
farelo protéico, a matéria-prima da ração animal que alimenta o frango, o porco e o
boi confinado. Podem-se citar outras causas como:
A cadeia produtiva da soja é bem estruturada, tanto no que diz respeito ao
seu cultivo até a indústria de beneficiamento;
Seu cultivo é tradicional e produz com igual eficiência em todo o território
nacional;
A soja é um produto muito fácil de ser vendido, uma vez que são poucos os
produtores (EUA, Brasil, Argentina, China, Índia e Paraguai), menos ainda os que
têm condições de exportar (EUA, Brasil, Argentina e Paraguai), mas, no entanto,
15
todos os países são consumidores, de forma a garantir sua comercialização a
preços sempre favoráveis ;
Este biodiesel não apresenta qualquer restrição para consumo em climas
quentes ou frios, embora sua comercialização na Europa seja inibida por possuir um
alto índice de iodo e instabilidade oxidativa;
É um dos óleos mais baratos: só é mais caro do que o óleo de algodão e
de gordura animal e;
Seu óleo utilizado diversificadamente, para consumo humano, na
produção de biodiesel ou na indústria química de uma maneira geral (DALL’
AGNOL, 2007).
De acordo com o Embrapa, a safra nacional de 2010/2011 produziu 75
milhões de toneladas de soja estando o Brasil como segundo maior produtor de
soja no mundo, estando atrás apenas dos Estados Unidos, produtor de 90,6
milhões de toneladas no mesmo período. Dessa maneira, a soja desponta como
principal matéria-prima para a produção de biodiesel nacional (EMBRAPA, 2011).
Já a cana-de-açúcar é o primeiro produto agrícola mais produzido no país (675
milhões de toneladas em 2011), estando a frente da soja e até mesmo do milho (55
milhões de toneladas em 2011). Dessa forma, o Brasil configura como o maior
produtor do mundo, de cana-de-açúcar. No entanto ocupa o segundo lugar na
produção de etanol, estando atrás somente dos Estados Unidos. A título de
comparação a produtividade de um hectare de milho americano é de 3.100 litros de
etanol, enquanto um hectare de beterraba alemã produz 5.500 litros de etanol e um
hectare de cana-de-açúcar brasileira produz 6.800 litros de etanol (UNICA, 2009).
Segundo o levantamento realizado pela Companhia Nacional de
Abastecimento (CONAB) em abril de 2012, a expansão da área plantada com cana-
de-açúcar tem comportamento diferenciado em todo o País. O maior percentual de
aumento está na região Sudeste, responsável por 96,38% do total da área nova
agregada, ou seja, 357.183 hectares. Outra região que apresentou crescimento
significativo na área de expansão foi a Centro-Oeste, 188.396 hectares. O total da
área de expansão em todo país deve ficar em 618.056 hectares.
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No Brasil há duas safras de cana-de-açúcar, em função do regime das chuvas:
um ocorre na região Centro-Sul (de abril até dezembro) e o outro na Norte-Nordeste
(de outubro a março). Dessa forma ocorre uma integração das colheitas, permitindo
oferta de etanol durante todo o ano (GORREN, 2009).
Alguns aspectos climáticos controlam o crescimento, produção e qualidade da
cana como, por exemplo, temperatura, umidade e luz. Para que haja a produção
máxima de açúcar, o clima ideal apresenta uma estação longa, quente com alta
incidência solar e umidade, proveniente das chuvas, adequadas e outra estação
razoavelmente seca, mas ensolarada e fresca, sem geadas, para que seja realizado
o amadurecimento e cultivo. Ao longo da vida da cana é possível observar que sua
quantidade total de água diminui, vai de 83% numa planta jovem até 71% em uma
madura. No entanto o teor de sacarose passa de 10% a 45% do peso seco
(EMBRAPA, 2009).
Além das condições naturais do território brasileiro serem favoráveis ao plantio
da cana-de-açúcar para a obtenção do etanol, outras vantagens são encontradas
quando este álcool é comparado aos álcoois obtidos de outras matérias-primas,
como por exemplo ao proveniente do milho:
No plantio do milho, utiliza-se grande quantidade de agrotóxicos, a maioria
dos quais, são provenientes de combustíveis fósseis;
O álcool do milho, em seu processamento pode emitir mais gás carbônico,
do que poderia evitar ao substituir a gasolina em um automóvel;
O álcool do milho tem baixa produtividade em relação ao do etanol e
O etanol proveniente da cana-de-açúcar possui uma maior relação
produtividade/impacto ambiental do que aquele obtido do milho (Schaeffer, 2007).
No entanto, o etanol brasileiro ainda encontra entraves quanto a sua
exportação. Um exemplo amplamente discutido é dos Estados Unidos que
protegem o próprio etanol produzido do milho por subsídios que tornam o etanol
brasileiro ainda proibitivo para ser misturado à gasolina e ao diesel. Em 2010, foi
apresentado pela bancada ruralista americana um projeto que prorrogava para mais
cinco anos os subsídios aos produtores de milho e as tarifas à importação do álcool
brasileiro. Ainda assim, o Brasil configura no cenário mundial como protagonista da
17
produção de energia limpa e renovável e reconhecido por seu grande potencial
energético (RACHED, 2011).
2.2 Etanol
O etanol, de forma molecular CH3CH2OH, também chamado de álcool etílico é
uma substância orgânica que pode ser obtida através de hidratação do etileno, da
redução de acetaldeído ou, como é mais comumente obtido, da fermentação de
açúcares.
A obtenção de etanol, a partir da fermentação de açúcares trata-se de uma
seqüência de reações catalisadas por enzimas específicas. Monossacarídeos são
metabolizados por leveduras, via glicolítica levando a formação de piruvato. Este é
descarboxilado a acetaldeído, que finalmente é oxidado a etanol e gás carbônico,
como mostrado na reação da Figura 1 (CASTRO, 2011).
Figura 1 – Reação de fermentação alcoólica (Fonte: GORREN, 2009).
A reação global é dada por:
Há dois tipos de etanol, o hidratado e o anidro, denominados Álcool Etílico
Hidratado Combustível (AEHC) e o Álcool Etílico Anidro Combustível (AEAC). Este
último apresenta teor alcoólico de 99,3 INPM. O álcool resultante da fermentação
biológica é o hidratado, um líquido incolor, cuja composição é de aproximadamente
18
5% de água. Para se obter o álcool anidro é necessária uma etapa adicional de
desidratação diminuindo a porcentagem de água a 0,5% (GORREN, 2009).
A princípio, a matéria-prima para a obtenção do etanol é todo composto que
contenha carboidratos, passíveis de serem metabolizados pelo agente de
fermentação alcoólica. No entanto, para que um material seja utilizado
industrialmente, é necessário que sejam considerados alguns aspectos como sua
disponibilidade, seu custo aquisitivo, a facilidade em extrair e purificar o produto e
seu rendimento. Sendo a matéria-prima para obtenção de etanol as mais variadas,
aquelas processadas por fermentação via biotecnológica, podem ser reunidas em 3
grupos: matérias sacaríneas, amiláceas e celulósicas (CASTRO, 2011).
No Brasil, o etanol é obtido em sua grande maioria do material sacarídeo
encontrado no melaço e no caldo da cana-de-açúcar, tendo havido também
pesquisas para o uso de beterraba (ROUSSELET, 2011). Os principais carboidratos
encontrados no caldo e no melaço da cana são: sacarose, glicose, e frutose ou
levulose.
As destilarias de álcool podem ser autônomas ou anexas às usinas de açúcar.
Trabalhando com melaço fornecido por usinas de açúcar que não fabricavam álcool,
foram criadas pelo Instituto do Açúcar e do Álcool as autônomas Destilarias
Centrais que produziam álcool anidro que era adicionado à gasolina importada,
prática exercida até a Petrobrás refinar petróleo (NATALE NETO, 2005). De uma
maneira mais clara, destilarias anexas são aquelas capazes de produzir álcool e
açúcar em proporções variáveis, enquanto destilarias autônomas são aquelas que
se dedicam exclusivamente à produção de álcool. Na Figura 2 é possível observar
as quantidades médias de produtos e subprodutos gerados em ambas as
destilarias.
19
Figura 2 – Fluxogramas comparativos entre uma destilaria autônoma e uma destilaria anexa
(Fonte: CASTRO, 2011)
A obtenção do etanol pode se dar por processo químico ou bioquímico. No
processo químico, a via de obtenção é sintética, enquanto que, no processo
bioquímico, a via é fermentativa. No processo químico, as matérias-primas
utilizadas são o eteno, o gás carbônico, etileno e outras de menor importância. A via
sintética nunca foi utilizada no Brasil, em escala industrial, mesmo antes da Crise do
Petróleo (CASTRO, 2011).
A produção de álcool por uma indústria alcooleira trata-se de uma série de
operações unitárias interligadas, com o objetivo principal de converter o açúcar em
álcool. A obtenção por via fermentativa consiste em, basicamente, duas etapas
principais, fermentação e destilação.
Em seguida à moagem da cana, é necessária a preparação do mosto, ou seja,
o líquido açucarado suscetível à fermentação. Como este líquido proveniente da
moagem é denso, não se encontra em condições favoráveis para fermentação, por
isso deve-se condicioná-lo às exigências dos microorganismos, com relação à
concentração de açúcares, acidez, nutrientes e anticépticos.
20
Após preparado, o mosto é enviado a dornas, onde se acrescenta o agente
responsável pela fermentação, na forma de uma suspensão de células, denominado
pé-de-cuba. O produto obtido da fermentação, o vinho, deve então ser separado
das leveduras, que são recuperadas para um novo ciclo de utilização. Para tanto,
das dornas o vinho é transferido a decantadores e posteriormente a turbinas que
por ação de força centrífuga separam o leite delevedurado do leite de levedura. O
vinho resultante é levado então, a dornas volantes localizadas na parte mais alta
das destilarias. A partir daí, empregam-se várias destilações específicas, operações
que se baseiam na diferença entre os pontos de ebulição das substâncias, a fim de
purificar ao máximo o álcool (CASTRO, 2011).
O processo mais utilizado na indústria alcooleira é o de Melle-Boinot-Almeida.
Consiste em um processo em batelada com reciclo de células. Seu fluxograma é
observado na Figura 3.
Figura 3 – Obtenção de etanol através do processo Melle-Boinot-Almeida (Fonte: CASTRO, 2011).
21
2.3 Biodiesel
O biodiesel é um combustível sintético produzido a partir de óleos vegetais,
gorduras animais, algas ou fungos. A forma mais usual de produção desse
combustível é por meio da reação de transesterificação e ou de esterificação de
óleos vegetais e gorduras animais (KRAWCZYK, 1996). É um substituto natural do
diesel derivado do petróleo, podendo a ele ser adicionado ou usado integralmente
em motores a combustão ou em outro tipo de geração de energia, tendo
composição similar ou até melhor no que diz respeito a aspectos como densidade,
número de cetano, viscosidade entre outros (BALAT, 2007).
Assim, dessa forma as matérias-primas para o biodiesel podem ser óleos
vegetais, gordura animal, óleos e gorduras residuais. Dentre os óleos vegetais mais
comumente utilizados podemos citar o de grão de soja, o de mamona, o da polpa
do dendê, o de amêndoa do coco de dendê, o de amêndoa do coco de babaçu,
semente de girassol, amêndoa do coco da praia, caroço de algodão, grão de
amendoim, semente de canola, semente de maracujá, polpa de abacate, caroço de
oiticica, semente de linhaça, semente de tomate e de nabo ferrageiro.
Entre as gorduras animais, destacam-se o sebo bovino, os óleos de peixes, o
óleo de mocotó, a banha de porco, entre outros. Já os óleos e gorduras residuais
são resultantes de processamento doméstico, comercial e industrial, mas também
podem ser utilizados como matéria-prima. Estes óleos de fritura representam um
grande potencial de oferta. Um levantamento primário destes óleos residuais
revelou um potencial de oferta brasileiro superior a 30 mil toneladas por ano
(GAZZONI, 2012).
No entanto, como é possível observar na Figura 4, o biodiesel brasileiro é
proveniente em sua grande maioria da soja. Em 2010, foram produzidos no Brasil
aproximadamente 680.000 toneladas de óleo de soja (CONAB, 2010).
22
Figura 4 – Gráfico da matriz energética brasileira (Fonte: ANP, 2010)
A reação de transesterificação, ou seja, a mistura de um triacilglicerol
(triglicerídeo) com um álcool formando ésteres e glicerina pode ser acelerada por
catalisadores ácidos, básicos, enzimáticos e também pode ocorrer na ausência de
catalisadores utilizando ácido supercrítico. A determinação dos dados cinéticos da
reação de transesterificação é de fundamental importância para a caracterização
desses processos (SILVA, 2010).
Na reação de transesterificação, o óleo ou gordura, composto basicamente de
tri-ésteres da glicerina com ácidos graxos, é misturado a metanol ou etanol e, na
presença de um catalisador, fornece uma mistura de ésteres metílicos ou etílicos de
ácidos graxos e glicerina (SUAREZ et al., 2009). A reação de transesterificação com
álcool pode ser representada pela equação geral ilustrada na Figura 5.
Figura 5 – Reação de transesterificação a partir de um triglicerídeo ANDRADE, 2012)
23
Em uma reação de transesterificação, alguns parâmetros devem ser levados
em conta, como: o efeito da razão molar, temperatura e tempo de reação e o tipo de
catalisador, químico ou bioquímico (ANDRADE, 2012).
A primeira etapa do processo de produção do biodiesel é a preparação das
matérias-primas. O óleo recebido é armazenado em um tanque e posteriormente
bombeado a um decantador, que separa os materiais em suspensão. É então
encaminhado a um segundo tanque onde há a correção da acidez. A preparação do
etanol se trata inicialmente do controle da umidade. Posteriormente é enviado para
torres de secagem onde é desidratado. Óleo e álcool são então bombeados para o
reator, onde se processará a transesterificação do biodiesel.
A próxima etapa é a separação dos co-produtos. A mistura é transferida para
um separador, onde glicerina e ésteres são separados e armazenados em tanques
de estocagem. Por fim, ocorre a purificação dos ésteres e se obtém o biodiesel e a
destilação da glicerina. Esse processo pode ser observado pelo fluxograma da
Figura 6 (EMBRAPA, 2006).
Figura 6 – Fluxograma da obtenção do biodiesel (Fonte: SALVADOR, 2009).
24
Um dos grandes problemas do processo de obtenção do biodiesel é a grande
quantidade formada de glicerina como subproduto. A produção de 90 metros
cúbicos de biodiesel implica na obtenção de 10 metros cúbicos de glicerina (SBQ,
2009). Isso significou no ano de 2010 uma produção nacional de 260.00 metros
cúbicos de glicerina (ANP, 2011). A quantidade formada é tão excedente, que os
fabricantes de biodiesel a vendem a um preço irrisório ou até mesmo chegam a
doá-la para indústrias de cosméticos, alimentares e farmacêuticas. Novos usos para
glicerina têm sido pesquisados, como é o caso da Petrobrás que vem estudando
sua aplicação como composto de redução de atrito nas suas perfuratrizes de
petróleo. A grande oferta e pequena demanda, além de reduzir o preço da glicerina,
fez com que sua produção a partir de outras fontes, fosse eliminada, levando assim
no fechamento de muitas fábricas produtoras de glicerina. (NETO, 2008).
25
3 METODOLOGIA
Partindo do princípio de que o presente trabalho utilizou o método de pesquisa
bibliográfica, foi realizado um levantamento prévio de informações e dados
correspondentes aos assuntos aqui abordados. No seu desenvolvimento porém, foi
realizada uma leitura aprofundada de material mais consistente e mais amplo, com
abordagem específica de alguns aspectos sobre o etanol e biodiesel brasileiros.
Para tanto, consultou-se os mais diversos tipos de fontes como livros, revistas,
teses e dissertações, internet e principalmente os dados fornecidos por órgãos
públicos e associações relacionados à bioenergia brasileira Dentre esses últimos
temos como exemplo a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e
Biocombustíveis, a Companhia Nacional de Abastecimento, a Petrobrás, a União da
Indústria de Cana-de-açúcar, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística e os
Ministério de Agricultura, Pecuária e Abastecimento, do Desenvolvimento Agrário e
de Minas e Energia.
Com este material em mãos, foram selecionadas as informações mais
pertinentes, que permitiram assim a montagem adequada e lógica do cenário
brasileiro para esses dois biocombustíveis, historicamente e atualmente, levando
assim, a tomada de conclusões e visualização de projeções futuras.
26
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Histórico
A cultura da cana-de-açúcar esteve presente de maneira importante e
extremamente representativa ao longo de toda a história brasileira. Desde poucos
anos após o descobrimento do país até os dias atuais, esteve sempre relacionada
com os desenvolvimentos social, cultural a principalmente econômico. Sua chegada
ao Brasil data do século XVI quando os portugueses aportaram na região Nordeste
do país, muito embora também haja registros dessa prática em meados deste
mesmo século na região Sudeste. Atribui-se a Martim Afonso de Souza, nobre
militar português, a chegada da primeira muda de cana-de-açúcar ao Brasil em
1532 (UDOP, 2012).
Muito embora na região sul da Península Ibérica já existissem plantações de
cana-de-açúcar, a área disponível para cultivo era restrita. Sendo assim, a prática
que os portugueses tinham a respeito do cultivo da cana-de-açúcar deve-se
principalmente ao fato de já possuírem essa experiência em outras colônias como
as ilhas atlânticas de Madeira a Açores. Dessa maneira, a fim de acabar com o
monopólio que o Oriente Médio detinha na produção e exportação do produto,
Portugal viu no Brasil Colônia uma grande oportunidade. Com clima e solo
favoráveis e território e mão-de-obra disponíveis a produção açucareira se
estabeleceu com grande sucesso. A princípio, a planta era utilizada somente para a
produção de açúcar, conferindo dessa maneira ao país o título de maior produtor e
exportador do produto até meados do século XVII, quando a descoberta do ouro em
Minas Gerais tirou o foco da produção açucareira e a concorrência das ilhas das
Antilhas e do Caribe cresceu fazendo com que o Brasil perdesse algumas
colocações na produção mundial (SANTANA, 2013).
As lavouras de cana-de-açúcar se estabeleceram pioneiramente em regiões
litorâneas, com destaque para as capitanias de São Vicente, Pernambuco e Bahia.
Sua transformação em açúcar propriamente dito acontecia em engenhos movidos
por tração animal e em alguns casos por energia hidráulica. De início, utilizou-se
27
nas lavouras e engenhos mão-de-obra indígena nativa, mas a demanda por uma
maior quantidade de trabalho fez com que, aos poucos, fosse substituída por mão-
de-obra africana, ambas sob regime escravo. A organização do engenho era
dividida de maneira simples em três instalações: a moenda, onde se processava a
cana-de-açúcar; a caldeira, onde o caldo era fervido transformando-se em melaço e
a casa de purgar, lugar no qual ocorria a etapa final de conversão do melaço em
açúcar (PIBID, 2012).
Com o passar dos anos e principalmente com o desenvolvimento tecnológico
proveniente da Revolução Industrial no século XVIII, as máquinas, técnicas e
equipamentos industriais permitiram um grau de eficiência que superava ao dos
engenhos tradicionais. Em 1857 o rei D. Pedro II implantou um programa no qual
seriam instituídos Engenhos Centrais, nos quais a cana-de-açúcar seria apenas
moída e o açúcar processado, deixando o cultivo da planta para outros
fornecedores. A falta de conhecimento das novas técnicas aliado ao pouco
interesse dos fornecedores de cana-de-açúcar que priorizavam a fabricação de
aguardente ou açúcar pelos métodos tradicionais, fez com que o programa não
fosse um sucesso total. Dos 87 Engenhos Centrais somente 12 foram implantados,
muitos deles comprados pelos próprios fornecedores de equipamentos. As
indústrias de processamento de açúcar passaram a ser chamadas, então de “usinas
de açúcar” (UDOP, 2012).
Ao longo do século XX, alguns fatores impulsionaram o crescimento da
indústria açucareira no Brasil. O primeiro ponto a ser citado é a 1º Guerra Mundial
que devastou a indústria européia de açúcar, abrindo novos mercados para o que
era aqui produzido. Ao mesmo tempo, os proprietários da indústria do café, em
pleno ápice, desejavam ampliar e diversificar seu portfólio de produção. Nesta
mesma época, com o fim da escravidão, o país, necessitando de mão-de-obra,
recebeu um grande contingente de imigrantes, principalmente italianos, que no
estado de São Paulo adquiriam terras e optaram pela produção de aguardente a
partir da cana-de-açúcar. Com a economia sendo impulsionada, tais indústrias de
aguardente passaram rapidamente a usinas de açúcar e deram origem aos mais
tradicionais grupos de produtores da atualidade.
28
Em 1933 foi criado o IAA (Instituto do Açúcar e Álcool) que tinha como
principal objetivo o controle da produção das usinas a fim de se evitar uma
superprodução. Para tanto era estabelecido um sistema de cotas para cada usina,
determinado a quantidade de cana-de-açúcar que poderia ser moída e a quantidade
de açúcar e álcool produzida (NOVACANA, 2013). A busca por novas tecnologias
juntamente com a necessidade de abastecer todo o território brasileiro por ocasião
da 2º Guerra Mundial, fez com que a produção paulista multiplicasse seis vezes sua
produção superando assim uma hegemonia nordestina de 400 anos. A partir de
então, houve expansão da indústria para outros estados como o Paraná e por toda
região Centro-Oeste do país. Foram realizados investimentos no setor agrícola
tanto a respeito do controle de pragas, quanto a busca por espécies mais produtivas
e eficientes. Assim, a indústria açucareira foi totalmente remodelada e modernizada.
Todo esse desenvolvimento foi de absoluta relevância para que o Brasil superasse
a crise do petróleo na década de 70, devido em grande parte ao Proálcool,
considerado o maior programa de energia renovável em termos mundiais e que
ainda será discutido em mais detalhes na seção destinada a programas de
incentivo.
Já a história nacional da soja, não data dos primórdios do país. Sendo
originária da China, o Mundo Ocidental foi conhecê-la somente em meados do
século XIX, quando foi trazida ao Brasil via Estados Unidos pela primeira vez por
Gustavo Dutra, um professor na Escola de Agronomia da Bahia, em 1882. Este
professor e mais tarde o Instituto Agrônomo de Campinas, realizaram o seu estudo
tendo como objetivo a utilização da soja como planta forrageira. Somente a partir
dos anos 40, após ter sido levada para o Rio Grande do Sul e lá encontrar um clima
favorável ao seu desenvolvimento, muito semelhante ao da região Sul dos Estados
Unidos, é que a soja passou a ser intercalada com a cultura de trigo, uma vez que
necessitavam das mesmas condições. Assim, com o estabelecimento do incentivo a
triticultura, o cultivo da soja também foi impulsionado (EMBRAPA, 2004).
Mesmo tendo um histórico de cultivo relativamente novo, é interessante
observar como a cultura da soja se estabeleceu, desenvolveu e amadureceu,
levando o país a ser o maior produtor do mundo, em apenas algumas décadas. O
29
primeiro registro de plantações de soja data de 1914, mas somente em 1941
ganhou significância suficiente para entrar no Anuário Agrícola Estadual do Rio
Grande do Sul. A área plantada nesse momento era então de 640 hectares e sua
produtividade de 700 kg/ha. A partir daí, apresentou taxas de crescimento
extremamente elevadas. Na década de 70 figurou-se como a principal cultura do
agronegócio brasileiro. Isso devido à expansão da área cultivada somada ao
investimento em novas tecnologias que consequentemente levou a maior
produtividade. A Figura 7 mostra a evolução do cultivo da soja no Brasil
(EMBRAPA, 2004).
Figura 7 – A evolução da produção de soja através das décadas (Fonte: Elaborado com base em
EMBRAPA, 2004)
4.2 Da planta ao combustível
A utilização do etanol como combustível data de 1826, quando Samuel Morey,
nos Estados Unidos, combinou uma substância química de combustão interna
psicoativa com ar ambiente e aguarás, em seguida vaporizando-a a combustível, no
primeiro protótipo de motor a combustão interna. Mesmo sendo conhecido há
décadas, não obteve destaque e mesmo em 1860 quando Nicholas Otto realizou
diversos estudos com este tipo de motor, o sucesso das máquinas a vapor e a
recente descoberta de petróleo na Pensilvânia, levando à viabilidade do seu
30
comércio a baixos preços, encobriram qualquer tentativa de acessão do uso do
etanol como combustível. Faz-se pertinente observar que o primeiro carro projetado
por Henry Ford, em 1896, era movido a etanol puro e alguns anos depois tenha sido
lançado o Ford Modelo T, que poderia ser abastecido a etanol, gasolina ou uma
mistura de ambos (CABRAL; MURPHY, 2009).
Como dito anteriormente, a 2º Guerra Mundial foi um momento muito propício
para o desenvolvimento do etanol, tanto no que diz respeito ao aumento de sua
produção, quanto ao desenvolvimento de transportes que o utilizassem como
combustível ou a sua mistura com gasolina, estabelecendo portanto um incentivo ao
seu uso. Por um lado, existia a constante ameaça de ataques por submarinos
alemães aos navios transportadores de petróleo e por outro a própria Alemanha
teve seu acesso ao petróleo restrito após o embargo feito pelas Nações Aliadas.
Nessa época então, foram criados, por exemplo, foguetes, mais especificamente
mísseis balísticos, que utilizavam como combustível misturas compostas
majoritariamente de etanol (NEUFELD, 1995).
Já no Brasil, a utilização da mistura de etanol anidro na gasolina, remonta a
década de 30, segundo o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, e
desde então vem sendo alvo de reajustes, discussões e políticas energéticas. As
porcentagens de etanol anidro oscilaram para mais ou para menos, dependendo da
região do país e da política econômica adotada no momento. Diferentes decretos,
portarias e medidas provisórias foram aplicados ao longo dos anos. Na Tabela 1
podem ser observados alguns desse reajustes.
31
Tabela 1 – Reajustes da porcentagem de etanol anidro adicionado à gasolina.
(Fonte: Elaborada com base em MAPA, 2011)
O mais recente reajuste passou a ter vigência em maio de 2013, quando, por
uma decisão governamental, a gasolina voltou a ser comercializada com 25% de
álcool anidro e não mais 20% como estava em vigor desde 2011. Segundo o
ministério de Minas e Energia essa medida serviu como um incentivo, aos
produtores, consumidores e ao país todo de uma forma geral que se beneficia com
o aumento da produção, comercialização e utilização do etanol. É importante
destacar que em outubro de 2011, o governo determinou a redução de 25% a 20%
justificando ser uma medida de precaução com relação às incertezas da safra da
cana-de-açúcar e ao comportamento do mercado global e interno do etanol. Ao que
tudo indica, o mais recente aumento aponta para um crescimento de 1,5 bilhões de
litros (+15,3%) na produção de álcool anidro, enquanto a oferta do hidratado será de
apenas 613,7 milhões de litros (+4,4) (CONAB, 2013).
32
Vale ainda ressaltar que, este é um incentivo do governo para a utilização do
álcool anidro, que difere do álcool hidratado, não só na composição, como também
em alguns outros aspectos. O álcool hidratado, conhecido com AEHC (álcool etílico
hidratado e combustível), durante o processo de refinamento, passa por uma etapa
a menos de destilação, ou a mais comumente utilizada no Brasil, desidratação por
adição de cicloexano, e contém em sua composição um valor entre 92,6% e 93,8%
de etanol e o restante de água. Este é o álcool utilizado diretamente no
abastecimento de veículos automotores, tanto puro como em veículos de motores
flex fuel. Já o etanol anidro, também chamado de AEAC (álcool etílico anidro e
combustível) é adquirido pelas distribuidoras de combustíveis que o misturam de
acordo com a porcentagem vigente, à gasolina tipo A proveniente das refinarias,
tornando-a gasolina tipo C que é então comercializada para abastecimento de
veículos. Sua composição é de 99,3% de etanol e o restante de água. O etanol
hidratado é incolor, mas o anidro recebe uma coloração laranja para que
irregularidades sejam evitadas (CETESB, 2012). Abaixo, a Figura 8 apresenta um
gráfico disponibilizado pelo Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis,
nos mostra comparativamente a produção diária brasileira desses dois tipos de
etanol entre os anos de 2001 e 2012.
33
Figura 8 – Produção de etanol anidro e hidratado em milhões de litros ao longo dos anos
(Fonte: IBP, 2012)
As primeiras associações de que óleos vegetais poderiam ser utilizados como
combustível foram feitas por Rudolf Diesel e, mais uma vez, Henry Ford, em 1895.
No entanto, o motor a diesel foi apresentado pela primeira vez somente durante a
Exposição Mundial em Paris de 1900. Esse motor funcionava a óleo de amendoim,
mas logo foram sendo desenvolvidos outros tipos de óleos, animais e vegetais, que
também serviriam para abastecimento. A utilização do óleo obtido através de
biomassa é mais antiga do que o óleo diesel que hoje conhecemos. Nesta época
utilizava-se “petróleo filtrado”, mas o diesel teve o seu desenvolvimento atrelado ao
dos motores de injeção direta. Mas, assim como o etanol, a grande oferta do
petróleo e sua venda a preços inalcançáveis não abriram espaço para um
combustível concorrente (SZWARC, 2003).
Os primeiros trabalhos realizados sobre biodiesel no Brasil se devem em
grande parte a Expedito Parente, professor na Universidade Federal do Ceará, que
desenvolveu pesquisas relativas ao biodiesel e querosene vegetal para aviação,
34
sendo autor da patente PI8007957. Entretanto, ao longo do histórico da pesquisa
brasileira sobre o biodiesel, muitos foram os institutos e universidades envolvidos
em todo o país assim como as culturas utilizadas para a obtenção do biodiesel. Um
exemplo disso é o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), que vem realizando
pesquisas com cacau e óleo de dendê desde a década de 70.
Com o crescente e constante interesse de diversos institutos de pesquisa no
desenvolvimento de técnicas de obtenção do biodiesel, alguns programas de
incentivo foram criados pelo governo. É o caso do OVEG (Programa Nacional de
Óleo Vegetal), lançado em 1983 pelo Governo Federal, com o intuito de testar e
desenvolver o biodiesel em misturas combustível para abastecimento de veículos
automotores. Esse programa coordenado pela Secretaria de Tecnologia Industrial
contou com a colaboração da indústria automobilística, de fabricantes de peças,
combustíveis e lubrificantes (GÓES, 2006)
Mais recentemente, em 2003, um decreto do presidente da república,
determinou que fosse realizado um levantamento sobre a produção de biodiesel
brasileiro a fim de entender sua situação atual, suas possibilidades, assim como
suas vantagens e desvantagens. Com o resultado satisfatório em mãos, o Governo
Federal decidiu imediatamente tomar as medidas necessárias para que o biodiesel
passasse a ser representante na matriz energética brasileira e assim criou o
Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB) em dezembro de 2004.
O programa tinha como alguns dos seus principais objetivos: o estimulo à formação
de um mercado nacional de biodiesel, uma definição de modelo tributário, a criação
de linhas de financiamento e o desenvolvimento de organizações de agricultores
familiares contando para tanto com a colaboração dos principais envolvidos na
cadeia produtora deste biocombustível (MDA, 2013).
O biodiesel pode substituir o óleo diesel, obtido no fracionamento do petróleo,
em motores ciclo diesel como, por exemplo, os presentes em caminhões, ônibus,
aviões e tratores ou pode ser adicionado ao mesmo em elevadas proporções. A Lei
11.097/2005 tornou compulsória a adição de 2% de biodiesel ao diesel a partir do
ano de 2008 em todo o território nacional. Um novo reajuste aumentou essa
porcentagem para 5% em 2010 e atualmente um marco regulatório foi enviado para
35
o Congresso Nacional afim de que até 2014 essa porcentagem seja de 7%. Este
mesmo marco prevê uma porcentagem de 10% até 2020, o que significaria 7,5
bilhões de litros de biodiesel produzidos e consumidos no país. Estudos mostram
que o biodiesel pode ser adicionado em até 20% sem comprometimento da
eficiência e sem que sejam necessárias adaptações no motor. Atualmente, as
pesquisas têm girado em torno de viabilizar a utilização do biodiesel em sua forma
pura (MEC, 2006).
Muito embora haja um incentivo insistente por parte do governo em salientar o
uso da mamona e do dendê, uma medida muito mais focada em promover a
inclusão social e o desenvolvimento regional, a soja sempre foi e continua sendo a
matéria-prima mais viável e preferida dos produtores. Em novembro de 2007, dos
50 milhões de litros de biodiesel produzidos no país, 80% tiveram a soja como
matéria-prima e 15% foram obtidos através de gordura animal (DALL’ AGNOL,
2007). Dessa maneira, a importância da obtenção do biocombustível a partir de
outras oleaginosas é mínima, mesmo que a soja não seja a que possua maior teor
de óleo, nem a que apresente maior produtividade. A Figura 9 compara diferentes
matérias-primas.
Figura 9 – Produção em quilos de sementes por hectare de oleaginosas (Fonte: MEC, 2006)
36
No atual cenário econômico, outras oleaginosas necessitam muito mais que
incentivos para alcançar a representação da soja e isso se dá por um fator principal:
a soja não é produzida para a obtenção de combustível, essa é uma conseqüência
e uma produção paralela da crescente demanda mundial por farelo protéico e ração
animal. Esse fato é a principal causa para que ao longo dos anos fossem
desenvolvidas espécies de soja que tivessem mais teor de proteínas do que
lipídeos, fazendo com que o interesse no seu óleo permanecesse em segundo
plano. Paralelamente a esse fato, pode-se dizer que, com base no gasto de energia,
o bioetanol inicia sua rota produtiva com vantagem em relação ao biodiesel. Isso
porque para a síntese de carboidratos, um vegetal requer aproximadamente 60%
menos energia do que para a síntese de lipídeos e gorduras (DEMEYER et al.,
1995)
4.3 A engenharia por trás dos motores biocombustíveis
Nos dias de hoje, tornou-se comum fazer contas ao se abastecer um veículo,
principalmente se ele possuir motor flex-fuel. Especialistas no setor de economia
costumam recomendar um cálculo rápido que pode vir a responder essa pergunta
dependendo do valor atual do etanol e da gasolina, mas, sobretudo, quantos
quilômetros o veículo percorre utilizando um litro de cada combustível.
Considerando que, em média, um carro movido a etanol consume 30% a mais de
combustível percorrendo a mesma distância, será menos dispendioso abastecer
com o biocombustível se ao multiplicar o valor da gasolina por 0,7 se obtenha um
valor maior do que o do etanol.
Um veículo que utiliza etanol como combustível, possui motor de combustão
interna e de ignição por centelha, cujo funcionamento descreve o Ciclo Otto,
semelhante aos motores a gasolina ou flex fuel. A diferença entre eles é que o
motor desenvolvido para etanol foi adaptado para atender as necessidades dessa
substância, como por exemplo, a taxa de compressão é mais elevada para facilitar
a combustão, o tanque, filtros e bombas são revestidos em materiais antioxidantes
e o carburador e coletor de admissão são banhados a níquel. De maneira prática,
37
podemos dizer que tais motores funcionam através de cilindros contendo êmbolos
que se movem com a expansão dos gases ali comprimidos após uma descarga
elétrica entrar em contato com a mistura de combustível e comburente.
Um dos fatores que define a potência de um combustível é sua octanagem, ou
seja, um índice equivalente a resistência de detonação de uma mistura em
porcentagem de isoctano e heptano, em uma situação em que o motor está em
plena carga e em alta rotação. A média de octanagem de uma gasolina tipo C
comum comercializada no território brasileiro é de aproximadamente 87 octanas,
portanto, sua resistência a explosão é a mesma de uma mistura contendo 87% de
isoctano e 13% de heptano. Automóveis que requerem combustível de maior
octanagem podem apresentar perda de potência se abastecidos com outro de
octanagem inferior. No Brasil, a octanagem é expressa em IAD = Índice
Antidetonante (PETROBRAS, 2012). O etanol comercializado hoje no Brasil possui
uma octanagem média equivalente acima de 110 octanas. Esse valor superior de
octanagem permite que o motor obtenha mais energia útil do calor combustível.
Muito embora o etanol possua um poder calorífico inferior a gasolina (22.350
kJ/litro e 32.180 kJ/litro respectivamente) é importante ressaltar que a combustão do
etanol, se diferencia por liberar uma elevada quantidade de oxigênio, o que não
ocorre com derivados do petróleo, justamente por possuir grande quantidade desse
elemento em sua composição. Essa e outras características permitem uma queima
mais limpa, melhorando o desempenho dos motores e tratando da sua adição à
gasolina, atua como um aditivo antidetonante, além de melhorar outras
propriedades como volatilidade, pressão de vapor e de desempenho desde que
sejam cumpridas as especificações para cada veículo (BNDES; CGEE, 2008).
Os gases de escape, produzidos através das reações de combustão no interior
dos motores, são liberados para atmosfera e, portanto tornaram-se um dos grandes
motivos de preocupação a respeito da poluição do meio ambiente, mais
precisamente do ar atmosférico. Sendo assim, um fato bastante conhecido é que a
queima do etanol, ou da sua mistura com gasolina, libera menores quantidades de
monóxido de carbono, óxidos de enxofre, hidrocarbonetos e outro compostos
38
poluentes. A seguir a Figura 10, elaborada a partir de dados do Ibama apresenta
como a emissão de gases reduziu no Brasil ao longo dos anos.
Figura 10 – Evolução das emissões de veículos no Brasil (Fonte: Ibama, 2006)
Diferentemente do motor de ignição por centelha, aqueles movidos a óleo
diesel ou a sua mistura com biodiesel, funcionam a partir de ignição por
compressão. O ar é comprimido dentro da câmara de combustão, elevando sua
temperatura interna até o ponto de auto-inflamação do combustível. Como o diesel
possui pressão de vapor mais elevada que a gasolina e o álcool, não é injetado na
forma de mistura gasosa com o ar e sim é injetado diretamente na câmara. Para
isso o sistema conta com bombas injetoras que enviam o diesel a altas pressões. A
compressão realizada em um motor por ignição reduz o volume inicial em 10%. Já
em um motor de ignição por compressão essa porcentagem é reduzida a menos de
5%. Após a ignição, assim como os motores de Ciclo Otto, seu funcionamento
prossegue segundo o ciclo de quatro tempos: admissão, compressão, combustão e
escapamento (CENBIO, 2013).
Dentre as vantagens dos motores a diesel podemos citar: maior rendimento,
baixos custos de manutenção e maior duração. Entretanto é um combustível mais
caro, de maior peso específico e com menor capacidade de aceleração. O biodiesel
tem poder calorífico em média de 32700 kJ/litro e do óleo diesel 36550 kJ/litro, o
que confirma ter um maior rendimento (AALBORG, 2013). Analogamente a
octanagem para motores de Ciclo Otto, temos a cetanagem para motores do ciclo
39
diesel. Assim, dessa forma, quanto maior o valor de cetanagem de um combustível,
melhor será a combustão. O valor de cetanagem do biodiesel é em média 60
enquanto a do óleo diesel mineral é de 50. Além dessa vantagem, é importante
reforçar a contribuição para a mitigação dos gases de efeito estufa que a utilização
de biocombustíveis traz. Um motor a diesel novo lança na atmosfera em média
510g/HPh de gás carbônico, no entanto estudos realizados afirmam que a utilização
do biodiesel é capaz de reduzir a emissão de gás carbônico em até 70%.
Atualmente, ainda não foram desenvolvidos motores específicos para operarem
com biodiesel puro, nem o combustível é vendido dessa maneira. Entretanto, os
atuais estudos realizados nesse sentido levam a crer que um motor comum de Ciclo
Diesel poderia operar sem prejuízos com 100% do biocombustível (LAGE, 2013).
4.4 A produção de biocombustíveis no Brasil
O etanol utilizado como combustível veicular pode ser obtido não somente a
partir de biomassa vegetal, mas também como uma das frações provenientes de
refinarias petroquímicas e carboquímicas. No entanto, como a grande maioria deste
produto é obtido através da conversão de açúcares em álcool, tornou-se
extremamente raro a associação de tais refinarias ao etanol. Por tratar-se de uma
rota de obtenção considerada renovável e que agride em menor grau o meio
ambiente, ou seja, sustentável, diferencia-se das outras formas de obtenção e o
álcool recebe a denominação de bioetanol (BNDES; CGEE, 2008).
Além de possuir um nível mais elevado de oxigênio em sua composição, o
bioetanol apresenta a vantagem de poder ser obtido através de qualquer biomassa
vegetal composta por carboidratos passíveis de fermentação alcoólica. Tendo esse
ponto de vista como enfoque, inúmeras pesquisas têm sido realizadas com o
objetivo de viabilizar a obtenção do etanol a partir de diversas culturas e até mesmo
de resíduos agroindustriais. Ainda assim, no Brasil a cultura da cana-de-açúcar
continua sendo a mais tradicional e mais econômica e ambientalmente viável, sem
ter existido razão para que seja substituída, pelo contrário, mostrando-se cada vez
mais promissora.
40
São diversas as vantagens da cana-de-açúcar. Um exemplo disso é o balanço
energético que compara a quantidade de energia fóssil utilizada para sua obtenção
e a energia contida no combustível produzido. Nove unidades de energia limpa são
geradas a partir de uma unidade de energia fóssil Este é um balanço bastante
positivo, que destoa de outras culturas, como a da beterraba na Europa, quatro
vezes menor e a do milho nos Estados Unidos, cinco vezes menor (WWI, 2010).
Além disso, a cana-de-açúcar, assim como a beterraba, possui biomassa açucarada
e se difere da amilácea ou da celulósica, uma vez que os açúcares já estão
disponíveis e de fácil acesso para a fermentação, requerendo uma etapa a menos
de quebra ou exposição. A Figura 11, mostra de forma simplificada, como seguem
tais rotas.
Figura 11 – Fluxograma generalizado das rotas tecnológicas para a produção de etanol
(Fonte: BNDES; CGEE, 2008)
Uma outra vantagem do seu cultivo é que de todas as culturas existentes, a
cana-de-açúcar é a que apresenta a maior produtividade por hectare plantado. Na
Figura 12 considera-se uma produção aproximada de 80 toneladas de cana-de-
41
açúcar por hectare e de 85 litros de etanol por tonelada de cana processada. Utiliza-
se também uma estimativa de que se utilize 30% do bagaço e metade da palha
disponível.
Figura 12 – Gráfico da produtividade média de etanol por área para diferentes culturas
(Fonte: GPC, 2008)
O Brasil atualmente é o maior produtor de cana-de-açúcar no mundo. Sua
produção anual é de mais de 650 milhões de toneladas por ano (safra 2013/14), um
aumento de 11% em relação à safra anterior. A produtividade brasileira na safra
2013/2014 foi estimada em cerca de 74,1 toneladas por hectare maior que a safra
2012/13 que foi 69,4 toneladas por hectare. Neste mesmo período foram produzidos
27 bilhões de litros de etanol. Destes, 15 bilhões hidratado e 12 bilhões anidro, o
que significa um crescimento de 21,96% para o anidro, enquanto o hidratado é de
apenas 9,93%. A exportação de etanol foi de aproximadamente 4000 milhões de
litros (UNICA, 2013). O levantamento de cada safra é realizado duas vezes ao ano
pela Companhia Nacional de Abastecimento (Conab), sendo a primeira em abril e a
segunda em agosto de cada ano.
A cana-de-açúcar é caracterizada por ser uma planta semiperene que
necessita de duas estações distintas e bem determinadas: uma quente e úmida
durante sua germinação e desenvolvimento e outra fria e seca, quando a planta
passa pela fase de maturação. Pelo fato de possuir uma grande área territorial e ser
42
possível que ocorra seu cultivo em diferentes regiões, o Brasil consegue integrá-las
e fazer com que coexistam safras em diferentes estágios durante todo o ano de
acordo com o regime das chuvas. O ano açucareiro, adotado internacionalmente
começa em setembro e termina em agosto do ano seguinte, e cada ciclo de cultivo
dura em média seis anos, durante os quais ocorrem cinco cortes (EMBRAPA,
2013).
Entre as vantagens deste cultivo, podemos citar que, trata-se de uma
plantação que não demanda grandes quantidades de fertilizantes ou irrigação, se
comparada a outras culturas. Isso ocorre em grande parte pelo fato de que ambas
as necessidades são supridas parcialmente por resíduos oriundos do próprio
beneficiamento da cana-de-açúcar, a vinhaça, por exemplo. No entanto, o processo
de obtenção do etanol e do açúcar se utiliza em larga escala de água e também
demanda uma considerável quantidade de energia, principalmente térmica. Tais
problemas são abrandados ou até mesmo totalmente sanados com políticas de
reuso e reaproveitamento, conferindo valor agregado a todas as frações da
biomassa, como será discutido posteriormente. A tabela abaixo expõe os valores
energéticos que demandam tais processos.
Figura 13 – Demanda de energia no processamento da cana (Fonte: PIZAIA, 1998)
Por tratar-se de um setor extremamente representativo dentro da agricultura
brasileira e, portanto da economia nacional, é factível que milhares de famílias
obtenham suas rendas a partir do mercado de biocombustíveis em todo o país,
43
direta ou indiretamente. O Brasil possui atualmente 331 usinas que oficialmente
podem produzir etanol. Elas estão espalhadas por nove estados e possuem
capacidade de produção que varia entre mil e 3 milhões e trezentos mil litros por
dia. No entanto, por tratar-se de um produto de safra, a oferta de emprego no setor
depende em grande parte de sazionalidade. Em função dessa oscilação, é comum
que ocorra uma maior circulação de funcionários tendo como consequência falta ou
baixa qualidade nos treinamentos que gera por fim baixos salários. Ainda assim,
tanto no que se refere a agricultura quanto ao processo industrial, a quantidade de
empregos gerados e sua qualidade estão intimamente atrelados com a tecnologia
utilizada, o que acaba gerando um desnível de região para região. Entretanto, as
estatísticas mostram que as taxas de emprego vêem se modificando ao longo das
décadas. Na década de 90 estimou-se 800 mil empregos diretos e 250 mil
empregos indiretos associados a agroindústria do etanol. Diferenças regionais
indicavam, por exemplo, que na região Nordeste eram necessárias três vezes mais
trabalhadores que no estado de São Paulo para realizarem o mesmo trabalho. Já
na década de 2000, estimou-se cerca 625 mil empregos diretos e 430 mil indiretos.
A redução nos número de empregos diretos deveu-se em grande parte em função
do aumento da produtividade e como consequência a terceirização, mecanização e
automação de todo o processo (GUILHOTO, 2011).
Segundo um estudo realizado pela UNICA em 2007, essa é uma tendência
que se perpetuará nos próximos anos. Observou-se que existe uma inclinada
tendência que se diminua o número total de empregados, sobretudo aqueles que
dizem respeito a etapa agrária, um fato decorrente do Decreto Federal nº. 2.661, de
8/7/98, que prevê a eliminação gradual da queima da palha da cana-de-açúcar até o
ano de 2020. A tabela abaixo mostra tais índices de emprego na agroindústria do
etanol. Tais números podem parecer desanimadores à primeira vista, no entanto,
tomando como base a indústria petroquímica e tendo uma relação empregos por
energia equivalente gerados, a de energia hidroelétrica é 3 vezes maior, a de
carvão 4 vezes e a de bioetanol 150 vezes. A Figura 14 a contem informações
sobre a produtividade assim como a quantidades de trabalhadores envolvidos nas
etapas de colheita e projeções para os próximos anos (BARROS; MORAES, 2002).
44
Figura 14 – Estimativas da redução do número de empregados dos setores de cana-de-açúcar no
estado de São Paulo (Fonte: UNICA, 2007)
Umas das razões para a mecanização e automatização do setor
sucroalcooleiro, é a gradativa e constante necessidade de expansão da produção a
fim de atender uma demanda cada vez maior do mercado. Entre os principais
fatores que contribuem para tanto, podemos citar como exemplos o aumento do
preço do petróleo, o constante incentivo à compra de automóveis movidos a álcool
ou flex-fuel, a liberação da exportação do açúcar a bons preços de mercado e,
atrelado a todos eles, políticas energéticas governamentais intervencionistas. A
Figura 15 mostra como vem ocorrendo essa expansão ao longo dos anos.
Figura 15 – Área colhida e produção de cana-de-açúcar no Brasil (Fonte: IBGE, 2008)
45
É importante observar que a expansão de áreas cultivadas tem acontecido
principalmente na região Centro-Sul do país utilizando-se de forma proveitosa da
enorme biodiversidade encontrada no Cerrado brasileiro. Sobre esse crescimento
geográfico a Universidade de São Paulo informa que:
Outras regiões (além do estado de São Paulo) também chamaram atenção dentre as indicações de expansão dos canaviais, como o estado do Mato Grosso do Sul, que revelou elevado potencial de exportação do etanol para o sul do país e para as bases de distribuição paulistas; o Paraná, para atender o mercado internacional por etanol e também as bases do sul; Minas Gerais, impulsionada pelo crescimento do mercado mineiro pelo biocombustível; e Goiás, que apresenta potencial para abastecer as regiões norte e nordeste, além de auxiliar no abastecimento das bases paulistas e mineiras. Quanto à expansão de cana-de-açúcar na região Norte e Nordeste, merece destaque as regiões da Bahia, Maranhão e Tocantins (USP, 2013).
No entanto, o esperado para a safra 2013/14 pela Conab é que as usinas da
região Centro-Sul invistam na renovação do canavial e não em expansão de novas
áreas cultivadas. A área estimada para esta safra é de 8.800 mil hectares em todo o
Brasil. Os dados referentes à contribuição de cada estado e as porcentagens em
relação ao seu crescimento podem ser encontrados na tabela 2 a seguir.
Tabela 2 – Expansão das áreas utilizada para plantação de cana-de-açúcar
(Fonte: Elaborada com base em Conab, 2013)
46
O fenômeno de expansão no Brasil pode ser observado na Figura 16:
Figura 16 – Expansão da produção de cana no Centro-Sul brasileiro (Fonte: UNICA 2012)
O biodiesel pode ser obtido através de diversos processos de obtenção, entre
eles: craqueamento, esterificação ou transesterificação, sendo que este último é o
mais comumente utilizado. Neste processo um triglicerídeo é reagido com um álcool
(etanol ou metanol), gerando um éster, o biodiesel propriamente dito, e um glicerol,
mais conhecido como glicerina, através da ação de um catalisador.
A cadeia produtiva do biodiesel é representada no diagrama da Figura 17:
47
Figura 17 – Cadeia produtiva do biodiesel (Fonte: FERREIRA; BORENSTEIN, 2007)
É interessante observar como em um dado momento as cadeias produtivas do
bioetanol e do biodiesel se interseccionam, uma vez que o etanol pode ser, e é na
maioria dos casos, insumo para a obtenção do biodiesel. Neste sentido, produtores
e governo encontram-se em um impasse. O etanol anidro necessário para a reação
de transesterificação não é comprado com total isenção de impostos como é aquele
obtido pelas distribuidoras com a finalidade de ser misturado à gasolina. Além disso,
esta reação tem como subproduto etanol hidratado que deve ser recuperado para
garantia de qualidade do biodiesel final. No entanto, as usinas de biodiesel não são
autorizadas a vender etanol hidratado. Ou seja, assim o produtor de biodiesel sofre
com a carga tributária e com um excedente de álcool hidratado (VEDANA, 2006).
No último levantamento feito pela Conab em outubro de 2013, estima que a
safra 2013/14 de grãos no Brasil será encerrada com uma área plantada que pode
variar de 54,18 e 55,18 milhões de hectares. Deste total, seguida do milho e feijão,
a soja é a maior cultura de grãos plantada no país e também a que mais expandiu
neste último ano numa quantidade que pode variar de 934,6 a 1.627,0 mil hectares,
cerca de 4%, passando de 27789,1 mil hectares na safra 2013/12 para um valor
entre 28663,7 e 29356,1 mil hectares. Vale destacar que a segunda maior cultura
48
de grãos do país, a de milho, conta com uma área destinada a plantação de 7000
mil hectares, muito inferior a destinada a soja.
Para esta safra a Conab prevê também um fato inédito. Estima-se que a safra
brasileira encerre-se com uma produção de 87,6 a 89,7 milhões de toneladas de
soja, superando pela primeira vez os Estados Unidos, cuja safra é estimada em
85,7 milhões e colocando a produção nacional pela primeira vez no ranking mundial
como o maior produtor de soja do mundo. Acredita-se que o principal fator para que
isso tenha ocorrido tenham sido as condições climáticas desfavoráveis enfrentadas
pelos Estados Unidos, como os períodos de seca. Do total de soja produzida no
Brasil, cerca de 50 milhões de toneladas são destinadas a exportação todos os
anos.
Os estados que apresentam maior destaque com relação à expansão são o
Piauí, com um incremento de 87,6% na produção e 73,7% na produtividade e o
Bahia com 36,2% para ambos os dados. Ainda sim, as regiões mais representativas
continuam sendo a Centro-Sul e a Sul do país. A figura abaixo apresenta a variação
da produção de soja em todo o território brasileiro (CONAB, 2013).
Figura 18 - Distribuição da produção de soja no Brasil (Fonte: Conab, 2013)
49
A política energética com relação ao biodiesel tem sido realizada ao longo dos
anos de maneira semelhante a que foi utilizada para o bioetanol. O Governo,
esperançoso de formar um país cada vez mais independente das fontes de energia
não renováveis, tem instituído duas medidas básicas nos dois casos. A primeira
delas diz respeito aos incentivos fiscais a produção de biocombustíveis que vem na
forma na redução de impostos e cargas tributárias aos produtores. Essa primeira
garante que os biocombustíveis sejam produzidos. Por sua vez, a segunda medida
é aquela que garante que tais biocombustíveis sejam consumidos. Assim, são
criadas taxas compulsórias de adição dos combustíveis renováveis àqueles de
origem fóssil. No entanto, um dos fatores que diferencia os programas do bioetanol
e do biodiesel é que este tem um caráter social muito mais evidente.
Um exemplo disso é que a Lei 11.116, de 2005 diz que para que se possa
usufruir de benefício tributários é necessário que se tenha o Selo Combustível
Social, que confere a quem o possuir o título de promotor de inclusão social dos
agricultores familiares. Para tanto o produtor de biodiesel deve assegurar a compra
de matéria-prima e a capacitação técnica de desses agricultores (MDA, 2013). Com
esse e outros incentivos, estima-se que a cada 1% de diesel substituído por
biodiesel obtido através de matéria-prima cultivada por agricultores familiares 45 mil
novos empregos seriam criados contando com uma renda anual de 4,9 mil reais.
Além disso, o aumento no número de empregos na cidade é o triplo do gerado no
campo. Sendo assim, 180 mil novos empregos são gerados ao todo (LIMA, 2004).
Ressalta-se que essas são políticas destinadas a culturas de agricultura familiar,
como mamona e dendê e que não representa a da soja que é empresarial e ainda
assim responde por aproximadamente 80% da produção de biodiesel no país.
Atualmente 63 empresas no Brasil têm autorização para produção de biodiesel
e juntas têm capacidade de produzir cerca de 5,4 milhões de litros por ano (ANP).
Desde o início do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB), o
Brasil produziu 8,2 milhões de metros cúbicos de biodiesel. O Brasil está entre os
maiores produtores de biodiesel do mundo, acompanhado da União Européia, que
tem enfoque maior nas questões ambientais e dos Estados Unidos que enxerga o
50
biodiesel como uma saída estratégica para diminuir as importações de petróleo do
Oriente Médio.
4.5 Biocombustíveis e o meio ambiente
A preocupação com o meio ambiente e o futuro do planeta tornou-se inerente
à geração atual. Em cada processo industrial, a sustentabilidade está inserida e
priorizada de forma que retirar da natureza sem que a ela seja devolvido na mesma
proporção, não se enquadra mais como possibilidade. Desta maneira, a evolução
dos biocombustíveis tem confirmado ser esta a mais viável solução para os
problemas do setor energético, principalmente ao que se refere à substituição dos
derivados de petróleo.
Outro fundamento para maior utilização dos biocombustíveis é a busca pela
mitigação dos gases de efeito estufa. Isso se dá uma vez que se admite que todo
CO2 gerado através da queima do biocombustível é incorporado novamente ao ciclo
através de fotossíntese. No entanto, todas as etapas de produção de
biocombustíveis, desde o cultivo até a chegada ao consumidor final, envolvem,
mesmo que indiretamente, a utilização de combustíveis fósseis, que por sua vez
geram uma quantidade extra de gases que não são absorvidos, permanecendo
assim na atmosfera. Dessa forma, quanto menor a necessidade de utilização de
energia não renovável maior o benefício de se utilizar determinado biocombustível.
Atualmente a produção de etanol anidro a partir da cana-de-açúcar gera 440
kg CO2 eq/m³ de bioetanol, enquanto o etanol proveniente do milho gera 1700 kg
CO2 eq/m³ (BNDES; CGEE, 2008). Isso se deve principalmente pelo fato de não ser
utilizado outras frações do milho como fonte de energia. As caldeiras utilizam-se de
vapor e a energia elétrica é fornecida pala rede pública. É interessante observar
ainda que quando o etanol anidro de cana-de-açúcar é misturado à gasolina na
proporção de 25%, a quantidade líquida evitada é de 1900 kg CO2eq/m³ de
bioetanol, com previsão que ultrapasse 2200 kg CO2eq/m³ de bioetanol em 2020.
Tais emissões de gases tendem a diminuir com o avanço da tecnologia (MACEDO
51
et al, 2006). A Figura 19 mostra esta evolução bem como a quantidade emitida em
diferentes etapas.
Figura 19 – Emissões na produção de bioetanol de cana-de-açúcar (Fonte: MACEDO et. al, 2008)
Segundo a Unica (2007), para cada 100 toneladas de cana-de-açúcar
destinada à geração de energia, 12,6 toneladas de gás carbônico equivalente são
evitadas, levando em conta o próprio bioetanol, o bagaço e a energia elétrica
excedente fornecida a rede.
Uma das maiores vantagens da agroindústria sucroalcooleira é a enorme
variedade de produtos obtidos e atualmente o grande aproveitamento das diferentes
frações da cana-de-açúcar, que agregam valor ao processo. No entanto, seus
principais produtos são, além do etanol, o açúcar e a bioeletricidade. O Brasil
configura no cenário mundial como o maior produtor de açúcar seguido pela Índia e
pelos países da União Europeia. Na safra 2013/14 foi estimada uma produção de
40 milhões de toneladas (UNICA, 2013).
A tecnologia de co-geração de energia é uma das grandes vantagens da
utilização de cana-de-açúcar para a produção de bioetanol frente às outras matérias
primas. Dois terços de toda energia solar absorvida pela planta são convertidos em
material lignocelulósico. Dessa forma o bagaço e em alguns casos, de maneira
menos representativa, a palha, tem sido amplamente utilizado como combustível
capaz de gerar energia térmica, mecânica e elétrica. Com base nas usinas
brasileiras, afirma-se que 250 kg de bagaço são disponibilizados a partir de uma
tonelada de cana-de-açúcar, sendo capaz de produzir de 500 kg a 600 kg de vapor
(LEAL, 2007). Em geral essa quantia é suficiente para atender a demanda requerida
nos processos e em muitos casos tem-se um excedente que é então disponibilizado
para as cidades próximas às usinas. O processo de moagem da cana-de-açúcar
52
necessita em média de 16 kW de potência, que se somam a 12 kW consumidos
como energia elétrica. Dessa forma, aquelas indústrias com capacidade para gerar
mais que 28 kW são capazes de disponibilizar o excesso para a rede pública. Faz-
se importante ressaltar que a co-geração de energia permite conversões com
eficiência de até 85%, enquanto as termoelétricas, por exemplo, têm em seu nível
máximo conversões com 50% de eficiência (MME, 2010).
Dentre outros subprodutos da indústria sucroalcooleira podemos citar a
aguardente, o melaço, o bagaço, a vinhaça, torta de filtro e a levedura. Sob a
perspectiva de biorrefinaria, pode-se dizer que todas as frações da cana-de-açúcar,
assim como todos os produtos e subprodutos obtidos através do seu
processamento, possuem utilidade. A figura 20 mostra um diagrama do fluxo da
cana-de-açúcar, seus produtos e destinos de cada um deles.
Figura 20 – Fluxograma da produção de açúcar e bioetanol de cana-de-açúcar (Fonte: Elaborado com
base em Seabra, 2008)
53
Neste momento torna-se necessário obter-se uma visão clara do conceito de
biorrefinaria.
Em síntese, biorrefinaria é um termo relativamente novo que se refere ao uso de matérias-primas renováveis e de seus resíduos, de maneira integral e diversificada, para a produção, por rota química ou biotecnológica, de uma variedade de substâncias e energia, com a mínima geração de resíduos e emissões de gases poluidores. O conceito faz sentido se for empregada uma matéria-prima abundante, barata específica, como a biomassa lignocelulósica – ao contrário das distintas fontes atualmente empregadas para produção de etanol e que competem com outros usos –, como o petróleo foi um dia. O apoio do governo à indústria visa desenvolver biorrefinarias capazes de competir economicamente com as refinarias de petróleo. (MORI, 2011)
Sob este olhar das biorrefinarias, novas rotas tecnológicas para a obtenção de
etanol vêm sendo pesquisadas. É o caso do chamado etanol de segunda-geração,
ou seja, aquele obtido através de hidrólise e fermentação de material
lignocelulósico. No caso da cana-de-açúcar, busca-se por rotas ácidas e
enzimáticas viáveis capazes de separar a lignina e hemicelulose presente no
bagaço e palha, tornando a celulose exposta e disponível para a quebra em
açúcares menores.
Tal forma de obter etanol é conhecida desde o século XIX, embora tenha
ganhado um olhar mais atento e promissor na presente década, quando resultados
satisfatórios significariam um grande avanço na política energética, uma vez que
tornaria possível a obtenção de biocombustível em regiões do planeta onde as
condições geográficas e climáticas não permitem o cultivo de plantas
energeticamente favoráveis, como a cana-de-açúcar. Assim, busca-se por rotas
capazes de converter qualquer biomassa vegetal em combustível. Ainda assim, tais
pesquisas encontram-se por enquanto em escalas experimentais de produção.
A primeira etapa desse processo consiste em um pré-tratamento mecânico,
que tem como principal objetivo a quebra das estruturas celulares. Em seguida
ocorre um segundo pré-tratamento que tem como objetivo remover a lignina e
realizar a hidrólise da hemicelulose. Este pré-tratamento pode ser químico (ácido ou
básico), biológico, por explosão a vapor, térmico, por ultrassom, entre outros. A
partir daí, ocorre a hidrólise da celulose que pode ser enzimática ou ácida,
utilizando-se de ácido sulfúrico concentrado ou diluído.
54
Assim, como o etanol, o biodiesel tem a quantidade líquida de gases de efeito
estufa lançada na atmosfera menor do que a lançada pela queima do combustível
fóssil, evidentemente diferentes de acordo com a matéria-prima utilizada. Isso se
dá, como foi dito, pela incorporação de gás carbônico na respiração das plantas. A
utilização do biodiesel em substituição ao óleo diesel reduz em até 78% as
emissões de gases de queima e em 90% a emissão de fumaça (LIMA, 2004). Além
do gás carbônico, outros gases também são evitados como podemos observar na
Figura 21.
Figura 21 – Emissões de gases de efeito estufa do processo de produção de diesel no Brasil (Fonte:
CARVALHO, 2012)
Essas taxas são medidas a partir de todo o ciclo de produção dos
biocombustíveis, do preparo do solo, utilização de agrotóxicos e fertilizantes,
colheita, produção industrial, armazenamento, distribuição e a utilização como
combustível. Destaca-se que a quantidade de gás carbônico é quase a mesma para
o biodiesel de soja e o óleo diesel, alguns estudos confirmam até mesmo que a taxa
do biocombustível é maior. No entanto, outras pesquisas estão sendo realizadas e
têm mostrado que do óleo de dendê, por exemplo, se obtém um biodiesel muito
menos poluente que o obtido da soja. Essa comparação pode ser visualizada na
Figura 22, onde são apresentadas as quantidades de gás carbônico liberado em
cada etapa da cadeia produtivas dos dois biocombústíveis.
55
Figura 22 – Percentual de emissões relativo a cada etapa do ciclo de vida do biodiesel de soja e
dendê (Fonte: CARVALHO, 2012)
4.6 Programas de incentivo e fomentos à pesquisa
Diante da consciência de que o petróleo era uma fonte não renovável e que
em pouco tempo se esgotaria, os países do Oriente Médio, a partir de 1973
decidiram aumentar o preço das exportações. Isso foi possível uma vez que, além
de serem os maiores exportadores de petróleo e por tanto, poderem ditar a que
preço o petróleo seria vendido, o mundo de uma forma geral, já era nessa época
bastante dependente do petróleo como fonte energética. Assim de 1973 a 1974 o
preço do barril passou de U$2,90 chegando até a U$11,65. Simultaneamente a
esse fato, as exportações de petróleo para os Estados Unidos e Europa foram
embargadas devido ao apoio que esses países deram ao Iraque na Guerra de Yom
Kippur. Dessa forma começou-se a busca por fontes energéticas alternativas em
todo o planeta (IPEA, 2010).
Definitivamente a crise do petróleo na década de 70 (o primeiro choque em
1973 e o segundo em 1978) foi o impulso necessário para que o Brasil, até então
majoritariamente dependente de importações de petróleo para suprir as
necessidades energéticas, começasse uma busca por novas fontes de energia. A
indústria sucroalcooleira, que até então tinha como carro-chefe a produção de
açúcar, passou a enxergar o etanol como combustível automotivo, uma solução.
56
Uma das grandes estratégias para superar a crise foi a implementação do
Programa Nacional do Álcool, mais popularmente conhecido como Proálcool (MME,
2012).
O programa foi anunciado em 14 de novembro de 1975 através do decreto n°
76.593. A sua primeira etapa teve como enfoque o aumento da quantidade de
etanol anidro adicionado à gasolina, uma vez que a porcentagem de 15%
estabelecida até então já não estava mais surtindo os efeitos esperados. Foi
reconhecida também nesse período a necessidade da inserção de automóveis
movidos unicamente a álcool no mercado (DALCIN, 2012).
Com a assinatura de um protocolo entre o governo e a indústria automotiva,
em setembro de 1979, ficou estabelecido que todas as empresas colocariam no
mercado ao menos um modelo de carro movido a álcool. Dessa maneira, neste
mesmo ano foi lançado o primeiro carro movido totalmente a álcool, o Fiat 147,
iniciando uma produção em larga escala no ano de 1982. Nessa época houve muito
incentivo e controle da parte do governo para que a utilização do etanol se tornasse
muito mais atrativa e viável do que a da gasolina. Foram necessárias adaptações
nos motores, principalmente no que diz respeito aos materiais utilizados para a sua
fabricação que deveriam ser compatíveis com o alto grau de corrosão do etanol.
Esses motores também deveriam trabalhar a taxas mais elevadas de compressão.
Essa época foi marcada, não só por mudanças técnicas, mas principalmente por
mudanças sociais. Surgiram assim no mercado, um novo combustível, para um
novo motor que atendia a um novo consumidor (NETTO, 2007).
No entanto, durante a segunda metade dos anos 80, aliado a situação
econômica do Brasil e à inflação desse período, o preço do petróleo voltou a cair
drasticamente, impossibilitando o etanol de fazer frente a gasolina no mercado de
combustíveis. Nesse mesmo período, houve também aumento do preço do açúcar e
a liberação do seu comércio para o exterior, contribuindo assim para a redução da
produção do etanol e priorização da produção do açúcar. Dessa forma, a fabricação
de automóveis movidos a gasolina voltou a crescer, dando fim a fabricação de
motores movidos somente a álcool. Devido a oscilação do preço do petróleo, a
intensificação da consciência ambiental e a disponibilidade e maturidade da
57
produção de etanol, foram criados mais recentemente os motores flex-fuel capazes
de operar com quaisquer proporções de etanol ou gasolina, oferecendo maiores
possibilidades ao consumidor. No Brasil, a primeira produção comercial de tais
automóveis teve início em 2003 com o Gol 1.6 Total Flex da Volkswagen.
Faz-se importante observar que somente a partir do Proálcool o etanol
combustível deixou de ser visto como um produto inerente á agroindústria,
extrapolando a outros setores e fazendo-os trabalhar de forma integrada e
articulada. Passou a ser um conjunto de novas tecnologias e mais, passou a ser
visto como uma nova matriz energética. Os investimentos estatais realizados de
1975 a 1989 nos setores agrário e industrial foram de U$12,3 bilhões e do início do
programa até o ano 2000 foram produzidos cerca de 5,6 milhões de veículos a
álcool hidratado (KOHLHEPP, 2010).
Toda a trajetória tecnológica e de desenvolvimento tem contado com um
grande número de colaboradores ao longo de toda história, Entre o principais
atores, podem ser citados: O Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do
Bioetanol (CTBE), o Instituto Agronômico de Campinas (IAC), a Escola Superior de
Agricultura "Luiz de Queiroz" (ESALQ), a antiga Faculdade de Engenharia Química
de Lorena (Faenquil), a Rede Interuniversitária para o Desenvolvimento do Setor
Sucroenegético (Ridesa), o Centro de Tecnologia da Copersucar (CTC), as
agências de financiamento de pesquisa como a Financiadora de Estudos e Projetos
(Finep), Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp),
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), entre
outros.
Atualmente, os esforços em relação às pesquisas seguem basicamente dois
caminhos. O primeiro diz respeito ao etanol de segunda geração, obtido através de
biomassa lignocelulósica e o segundo busca na alcoolquímica uma forma de
obtenção de grande variedade de produtos, semelhante ao que acontece na
indústria do petróleo. O objetivo é fazer com que o etanol seja uma fonte de
matéria-prima para as indústrias químicas de base, fornecendo principalmente
moléculas orgânicas que hoje em dia são obtidas a partir do fracionamento do
58
petróleo. Esses estudos levam principalmente na direção da obtenção de
"polímeros verdes", reforçando assim a importância das biorrefinarias.
Durante a fase da crise do petróleo foi lançado também o Proóleo, Plano de
Produção de Óleos Vegetais para fins Energéticos, em 1975. Muito semelhante ao
Proálcool, esse plano tinha como principal objetivo viabilizar um substituto para o
óleo diesel, proveniente do petróleo, a partir de óleos vegetais, além de prever a
adição de até 30% do biodiesel no combustível fóssil, vindo a substituí-lo
integralmente a longo prazo. Em 1980, com o constante avanço das pesquisas no
setor de biodiesel, foi lançado o PRODIESEL que tinha como finalidade o teste do
prodiesel puro em motores. Foram produzidos 300 mil litros de biodiesel, no
entanto, por falta de interesse e apoio dos órgãos governamentais energéticas esse
plano foi abortado em 1984. Ainda na década de 80, o Governo Federal lançou o
Programa de Óleos Vegetais o OVEG voltado especificamente para a comprovação
técnica do uso dos óleos vegetais em motores ciclo Diesel (BNDES, 2012).
O mais recente programa a ser lançado foi o Programa Nacional de Produção
e Uso do Biodiesel em 2004. É um programa interministerial que tem como objetivo
implementar de forma sustentável, tanto técnica, como econômica, da produção e
uso do biodiesel, com enfoque na inclusão social e no desenvolvimento regional, via
geração de emprego e renda. São três suas principais diretrizes: promover a
inclusão social, a medida que prioriza a agricultura familiar; intervenções, de modo
que esse biocombustível possa estar no mercado a preços competitivos e incentivo
á obtenção a partir de diferentes matérias-primas, segundo as potencialidades
regionais (MDA, 2012).
O programa visa estabelecer o desenvolvimento tecnológico tendo como base
quatro áreas: a agricultura, a de bens de capital de processos produtivos, a de rotas
tecnológicas e a de co-produtos tendo como supervisor o ministério da Ciência e
Tecnologia (MCT). Tais setores integrados têm a função de subsidiar a formulação
de editais de fomento às atividades de pesquisa através de recursos destes fundos
setoriais. Para tanto informações e dados foram coletados junto a CNPq com
relação a editais de projetos a pesquisa voltados para o biodiesel, publicados entre
59
2004 e 2008 (MARTINS, 2008). Alguns dos editais encerrados ou em andamento do
PNPB são:
Caracterização e controle de qualidade do biodiesel
Obtenção do biodiesel via rota etílica
Utilização de co-produtos associados a cadeia produtiva do biodiesel
Microalgas como matéria-prima para a produção de biodiesel
Cultivo de plantas de ciclo curto de desenvolvimento para a produção de
matéria-prima para a obtenção de biodiesel (CNPq)
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5 CONCLUSÃO
Ao final desse trabalho foi possível concluir que o Brasil não só configura como
um dos países mais desenvolvidos em relação a utilização de matriz energética
renovável, mas também se sobrepõe aos demais pelo fato desse setor permanecer
em constante expansão. As condições climáticas e territoriais sempre foram
favoráveis à agricultura no país e como consequência a produção de
biocombustíveis através de biomassa vegetal se tornou extremamente viável
principalmente em um cenário mundial em que se busca a mitigação do uso de
combustíveis de procedência fóssil.
O etanol proveniente da cana-de-açúcar e o biodiesel produzido através da soja
são os biocombustíveis líquidos mais significantes e isso se deu ao longo dos anos
através da combinação de uma série de fatores que favoreceram tais formas de
obtenção. O atual momento brasileiro mostra que as redes de produção do etanol se
mostram muito mais estruturadas, integradas e desenvolvidas do que aquelas para a
produção de biodiesel. No entanto, apesar de apresentar um histórico mais recente a
cultura da soja e a obtenção de biodiesel através dela tem crescido de maneira
rápida e os estudos voltados para seu desenvolvimento mostram ser promissores.
Ao serem analisados alguns aspectos a respeito dos biocombustíveis conclui-se
que estes apresentam, sem dúvidas, grandes vantagens ambientais em relação aos
combustíveis de origem fóssil ao qual substituem. Porém há uma notável diferença
entre esses dois biocombustíveis. Enquanto a cana-de-açúcar é plantada para
atender majoritariamente o mercado de combustíveis, por ser, dentre as culturas
destinadas a este fim, a mais vantajosa, a soja é plantada com o objetivo de atender
o mercado alimentício. A produção de biodiesel através da soja torna-se uma
consequência do seu grande cultivo no país, mas dentre outras oleaginosas não é a
que apresenta maiores vantagens em todos os quesitos.
É possível concluir também que a questão da utilização dos biocombustíveis há
muito tempo deixou de ser puramente energética e tem alcançado âmbitos sociais,
políticos, culturais e econômicos, tendo o governo como um dos principais agentes
de intervenção.
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