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Programa de Planejamento Energético COPPE/UFRJ

Fontes Renováveis e Alternativas Energéticas – COG852

Profs. Maurício Cardoso Arouca

2o Período de 2005

Fermentação de Etanol

Etanol: Fermentação

HISTÓRICO

Histórico

6.000 a. C.: bebidas alcoólicas (cerveja e vinho) são

produzidas por sumérios e babilônios;

2.000 a.C.: panificação e bebidas fermentadas são

utilizadas por egípcios e grego;

1875 d. C.: Pasteur mostra que a fermentação é causada

por microrganismos;

1880-1910: surgimento da fermentação industrial (ácido

láctico, etanol, vinagre);

1910-1940: síntese de glicerol, acetona e ácido cítrico;

Etanol Produção

Existem essencialmente três processos de produção industrial de etanol:

A) Hidratação Direta do Etileno;

B) Hidratação Indireta do Etileno;

C) Fermentação.

Etanol Fermentação

Fermentação: processo mais antigo; Aplicação em escala verdadeiramente industrial

em torno de 1930; Há 30 séculos os chineses destilavam o etanol a

partir de licor fermentado de arroz; Fermentação é o processo industrial dominante

(90% da produção mundial).

Etanol Fermentação

Matérias-primas possíveis: Açúcares: melaço, cana de açúcar, beterraba; Amidos: milho, trigo, aveia, arroz, mandioca,

batata doce, ervilha, feijão; Celuloses: madeira, resíduos industriais ou

agrícolas.

Histórico Brasil - Recente

1975-1979 Etanol de melaço; destilarias anexas; introdução de misturas

1979-1985 Etanol do caldo de cana; destilarias autônomas; veículos E100;

1985-1989 Crise no setor; 1991 e 1999 Fim do controle governamental; 2003-hoje Veículos “Flex fuel”.

Fonte: ETANOL COMBUSTÍVEL: uma oportunidade para o Brasil. Luís Cortez UNICAMP, 2005.


Contexto Atual

Produção Etanol (Mundo)

1. Brazil 15.338 39% 14.428 43%

2. USA 13.950 35% 10.900 33%

3. China 3.650 9% 3.400 10%

4. India 2.000 5% 190 1%

5. France 830 2% 817 2%

6. Russia 760 2% 745 2%

7. Spain 420 1% 304 1%

8. South Africa 409 1% 404 1%

9. UK 400 1% 410 1%

10. Saudi Arabia 340 1% 350 1%

11. Ukraine 290 1% 284 1%

12. Thailand 280 1% 250 1%

13. Germany 270 1% 280 1%

14. Canada 245 1% 204 1%

15. Italy 210 1% 240 1%

TOTAIS 39.392 33.206

http://www.ethanol-crfa.ca/ethanol/world.htm

Source: F.O. Licht, World Ethanol & Biofuels Report, V2 N. 19 June 6, 2004.

Country 2004 2003

PRODUÇÃO DE ETANOL (milhões de litros)

Marcos Legais - Brasil

"Programa Nacional do Álcool - Proálcool“ instituído em pelo Decreto nº 76.593 de 14.11.1975;

OBJETIVOS BÁSICOS: Expansão da produção de etanol; Redução das disparidades regionais de renda; Aumento da renda interna e melhoria na

distribuição; Aproveitamento das principais matérias-primas e

a implementação de destilarias de álcool etílico.

Marcos Legais - Brasil

LEI nº 11593, de 04 de DEZEMBRO de 2003. (D.O.E. de 05.12.2003) Altera a Lei nº 6.374, de 01 de março de 1989 , que dispõe sobre a instituição do Imposto sobre Operações Relativas à Circulação de Mercadorias e sobre Prestação de Serviços de Transporte Interestadual e Intermunicipal e de Comunicação - ICMS.

Aproveitamento das principais matérias-primas e a implementação de destilarias de álcool etílico.

Produção Etanol


02 Dez 2004 P.Nastari Datagro @ MRE CD Unica Valor 8

Produçãode Etanolno Brasil(emmilhõesde litros)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000Anidro Hidratado

Fonte: Datagro

Uso Final Etanol (Hoje)

Misturas E22-E25 frota: 80% - vendas: 43% Veículos E100 frota: 15% - vendas: 2% Veículos “Flex Fuel” frota: 3% - vendas: 50% Produção de etanol no Brasil corresponde a cerca

de 275 mil barris óleo/dia Responde por 37% do combustível Ciclo Otto.


Uso Final Etanol

Fonte: Balanço Energético Nacional, Ministério das Minas e Energia, 2004

ESTRUTURA DO CONSUMO NO SETOR DE TRANSPORTES (% )

0

10

20

30

40

50

60

19

74

19

77

19

80

19

83

19

86

19

89

19

92

19

95

19

98

20

01

20

04

ÓLEO DIESEL

GASOLINA

ÁLCOOL

OUTROS

GÁS NATURAL

12,5%

Custos no Mundo

Alemanha (2)

Item

USA Milho

(EURO/hl) Trigo (EURO/hl)

Beterraba (EURO/hl)

Brasil Cana de açúcar

(EURO/hl)

Prédios 0,39 0,82 0,82 0,21

Equipamentos 3,40 5,30 5,30 1,15

Mão de obra 2,83 1,40 1,40 0,52

Seguro, Taxas e outros 0,61 1,02 1,02 0,48

Matéria prima 20,93 27,75 35,10 9,80

Outros custos operacionais 11,31 18,68 15,93 2,32

Custo de produção total 39,48 54,96 59,57 14,48

Venda de subprodutos -6,71 -6,80 -7,20 -

Subsídios federal e estadual 7,93 - - -

Custo de produção líquido 24,84 48,16 52,37 14,48

(1) 3 R$/US$ e 1,20 US$/EURO (2) 200ml/ano


Custos Brasil

Forte intervenção do governo no setor (1975 – 85). Contou com subsídios e políticas de promoção do uso do etanol;

Intervenção eliminada durante a década de 90, e em 2000 o setor estava (no Centro-Sul) desregulamentado;

Estima-se custo de US$ 0,18/litro de etanol hidratado (1$ = 2,5 R$). O custo de produção de gasolina, com óleo a US$ 25/barril, US$ 0,21/litro. A equivalência técnica = 0,75.Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003

Custos Brasil

ÁLCOOL - preços de faturamento, sem impostos (PIS/COFINS e ICMS).

Fonte: Fonte: ESALQ /CEPEA - Estado de São Paulo

PREÇO MÉDIO DO ÁLCOOL (REF. SÃO PAULO)

R$ -

R$ 0,20

R$ 0,40

R$ 0,60

R$ 0,80

R$ 1,00

R$ 1,20

jan-

98m

ai-9

8se

t-98

jan-

99m

ai-9

9se

t-99

jan-

00m

ai-0

0se

t-00

jan-

01ju

n-01

out-0

1ja

n-02

jun-

02ou

t-02

fev-

03ju

n-03

out-0

3fe

v-04

Tempo [Meses]

Preç

o [R

$/l

itro

]

ANIDRO

HIDRATADO


PERSPECTIVAS

Tópicos Importantes para Pesquisa

1. Melhoramento Genético de Cana: mapeamento genético; tecnologias produção em larga escala;

2. Produção de Cana: “agricultura de precisão”; sistemas de irrigação; plantio mecanizado, etc;

3. Processamento Industrial: Automação com controles operacionais “inteligentes”. Produção de energia adicional nas usinas: co-geração para energia elétrica; hidrólise para produção de etanol;

4. Ampliação dos Usos do Etanol. Reformadores de etanol. Motores “flexíveis” (FFV) para uso de misturas álcool/gasolina. Uso do etanol para bio-diesel.

Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003

Tópicos Importantes para Pesquisa

Produção de etanol por hidrólise de lignocelulósicos;

Rotas mais conhecidas hidrólise ácida e enzimática; EUA estão investindo significativamente neste tipo

de tecnologia; Brasil também apresenta pesquisas nesta área; Biorefinarias “substituindo” refinarias de petróleo

(alguns autores citam tal fato).

Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003

Aspectos Ambientais e Sociais

Redução nas emissões de CO2 (quase 20% todo Brasil), aditivos à base de Pb, reduções em SOX e particulados, CO;

O uso de fertilizantes minerais é menor que nas culturas de milho e soja; O uso de pesticidas e herbicidas é relativamente baixo, mesmo em função dos programas de controle biológico;

Geração de empregos é um ponto forte (cerca de 1,5 milhões diretos e indiretos). Há fortes diferenças regionais.Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003


CADEIA ENERGÉTICA

Distribuição: Brasil

Fonte: CUNHA, Fernando. A Logística Atual de Transporte das Distribuidoras e a Infra-estrutura para Exportação de Álcool. Seminário BNDES, Ago./2003.

Distribuição: Brasil

Fonte: CUNHA, Fernando. A Logística Atual de Transporte das Distribuidoras e a Infra-estrutura para Exportação de Álcool. Seminário BNDES, Ago./2003.

Maior parte do etanol produzido no Brasil é consumido no setor de transportes. A seguir algumas alternativas de distribuição;

Consumo Final

Fonte: (SECEX - Secretaria de Comércio Exterior)

Mercado Brasileiro de Álcool: Produção, Exportação e Consumo entre 1996-2005

MERCADO DO ÁLCOOL NO BRASI L

0

2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

14.000.000

16.000.000

18.000.000

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

Tempo [Ano]

Vol

ume

[m3]

EXPORTAÇÃO

PRODUÇÃO

CONSUMO

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