Etanol de segunda geração com biogás
02/02/2012
Por Karina Toledo
Agência FAPESP – O etanol de segunda geração, feito com a
celulose existente no bagaço da cana-de-açúcar, é uma alternativa
importante para aumentar a produção de biocombustível sem prejudicar as
plantações de alimentos ou as áreas de preservação ambiental.
Mas como seu processo de produção é mais caro que o do etanol de
primeira geração – obtido pela fermentação da sacarose do caldo de cana
–, é preciso encontrar alternativas para torná-lo economicamente viável.
A proposta de um grupo de pesquisadores da Universidade Estadual de
Campinas (Unicamp) é aliar a produção do etanol de celulose à produção
de biogás e usar os resíduos obtidos no processo como fonte de energia
para as usinas.
O projeto de pesquisa
“Otimização de pré-tratamento de biomassa e hidrólise para maximizar a produção de biogás a partir de resíduos agroindustriais”
foi financiado pela FAPESP e realizado em parceria com pesquisadores do
Institut National de la Recherche Agronomique (Inra), da França.
“O bagaço de cana que sobra da fabricação do etanol de primeira
geração é hoje queimado e usado pela indústria como fonte de energia
elétrica ou térmica em forma de vapor. Quando usamos esse bagaço para
fabricar o etanol de segunda geração, conseguimos recuperar apenas 32%
da energia que seria obtida com a queima em caldeira”, disse a
engenheira química Aline Carvalho da Costa, coordenadora da pesquisa.
No modelo proposto pelos pesquisadores, foi possível recuperar cerca
de 65% da energia. A vantagem é o aumento da produção de biocombustível
líquido, que pode ser usado para transporte e, por isso, tem um apelo
econômico maior. “Além disso, o biogás e os demais resíduos podem ser
usados como fonte de energia para a indústria, substituindo o bagaço”,
ressaltou Costa.
Além da celulose usada na produção do etanol de segunda geração, o
bagaço de cana contém hemicelulose – substância composta por açúcares de
cinco carbonos chamados pentoses – e lignina – material estrutural da
planta, responsável pela rigidez, impermeabilidade e resistência dos
tecidos vegetais.
Para que essa biomassa possa ser transformada em biocombustível, ela
precisa passar por um pré-tratamento que separa a celulose da lignina,
substância que impede a hidrólise. Esse é um dos passos mais caros e
menos maduros tecnologicamente no processo produtivo do etanol de
segunda geração.
Depois disso, ainda é preciso submeter a celulose à ação de enzimas
que vão quebrá-la em várias moléculas de glicose para que os
microrganismos consigam fazer a fermentação. Esse procedimento é
conhecido como hidrólise.
“A lignina que sobra depois do pré-tratamento pode ser queimada e
usada como fonte de energia. O mesmo pode ser feito com o resíduo sólido
que sobra após a hidrólise. Mas, quando se fala em etanol de segunda
geração, a grande pergunta é: o que fazer com as pentoses? Tivemos então
a ideia de transformá-las em biogás”, conta Costa.
A pesquisadora explica que esse tipo de açúcar não pode ser usado na
produção de etanol porque os microrganismos não conseguem fermentá-lo de
forma eficiente.
“Microrganismos geneticamente modificados conseguiriam, mas isso
exigiria uma infraestrutura de biossegurança nas usinas que tornaria a
produção inviável no cenário brasileiro atual, embora isso possa mudar a
longo prazo”, disse.
Palha da cana
Por meio de um processo de digestão anaeróbica, feito por um conjunto
de bactérias capazes de degradar a matéria orgânica, os pesquisadores
conseguiram transformar essas pentoses em biogás.
“Essa etapa da pesquisa foi realizada na França, país com muita
experiência na produção de biogás a partir de vários resíduos, e contou
com a participação de minha aluna de doutorado Sarita Cândida Rabelo”,
disse Costa. O doutorado teve apoio de
Bolsa da FAPESP.
Buscando tornar mais eficiente e barata a transformação de celulose
em etanol, os pesquisadores também compararam dois tipos de
pré-tratamento – um feito com cal e outro com peróxido de hidrogênio
alcalino. Esse último se mostrou mais promissor, uma vez que necessita
de menos tempo e não deixa resíduo na biomassa.
“Essa etapa ainda precisa ser mais amadurecida para tornar o etanol
de segunda geração competitivo”, ressalta Costa. O uso de todos os
resíduos do processo de produção, avalia, é provavelmente a única forma
de tornar o produto economicamente viável e ambientalmente sustentável.
“Nossa grande contribuição foi mostrar que o licor de pré-tratamento,
rico em pentoses, tem grande potencial para produção de biogás. Embora
várias alternativas de aproveitamento das pentoses venham sendo
estudadas, nenhuma é ainda definitiva.”
A pesquisadora ressalta que com o etanol de segunda geração é
possível aumentar muito a produção de biocombustível do país sem
aumentar a área plantada de cana-de-açúcar.
Embora seja possível obter biocombustível a partir de praticamente
qualquer biomassa vegetal, o Brasil tem investido no bagaço de cana por
esse ser um insumo abundante e que já está na usina, dispensando gasto
com transporte.
“Também pesquisamos a produção de etanol usando como matéria-prima a
palha da cana, que representa um terço da planta e hoje não é
aproveitada. Os resultados parciais têm se mostrado bastante semelhantes
aos obtidos com a produção de etanol a partir do bagaço”, disse Costa.
Essa parte da pesquisa deu origem a um trabalho de mestrado que será
defendido em março de 2012.
Outras três dissertações também integram o
projeto. Resultados da pesquisa foram publicados em congressos nacionais
e diversas revistas indexadas, entre elas a
Bioresource Technology e o
Journal of Chemical Technology and Biotechnology.
