Nesse conteúdo, serão abordados:
- O que são os biocombustíveis e quais os principais tipos?
- O que é o etanol de primeira geração?
- Como ele é produzido?
- Quais as vantagens e desvantagens associadas a ele?
Até 2030, alcançar a gestão sustentável e o uso eficiente dos recursos naturais.
À primeira vista essa frase parece utópica, distante da nossa realidade, uma vez que os problemas enfrentados pelo planeta Terra, no que diz respeito à utilização dos recursos naturais, são inúmeros. Nesse sentido, destaca-se o uso de combustíveis fósseis como exemplo da gestão insustentável e ineficiente dos recursos, já que é responsável por questões como poluição e aquecimento global.
No entanto, essa frase, um dos objetivos de desenvolvimento sustentável (ODS) da ONU, pode não ser tão distante assim! Muitos estudos e pesquisas estão sendo realizados ao redor do globo com o intuito de cumprir a meta.
Nesse contexto, uma das principais vertentes de estudo são os biocombustíveis, desenvolvidos com o intuito de substituir os combustíveis convencionais – de origem não renovável -, como a gasolina e o diesel, tendo em vista seus diversos impactos negativos ao meio ambiente.
O que são biocombustíveis?
Antes de entender aspectos mais específicos a respeito dos biocombustíveis, como os seus processos produtivos, é primordial entender o que são eles e quais seus tipos.
De maneira sucinta, eles são combustíveis cuja matéria prima da produção advém de fontes renováveis, geralmente vegetais. Dessa forma, para produzi-los, não é necessário o processo de fossilização como ocorre com o petróleo.
Assim, existem diversos tipos de biocombustíveis, como o biodiesel, o biogás, a biomassa e o etanol, cujas informações encontram-se abaixo:
No Brasil, pesquisas acerca de biocombustíveis estão em constante crescimento e um dos tipos já consolidados é o etanol. Produzido principalmente através da fermentação da cana de açúcar, é um possível substituto para os combustíveis fósseis. Isso pois, além de poluir menos, também tem o seu custo de produção cerca de 70% menor que o da gasolina.
Com isso, entende-se o porquê desse biocombustível ser continuamente estudado e aprimorado. Hoje, a produção do etanol já não se baseia apenas no açúcar da cana: o seu bagaço também é utilizado na produção de etanol de segunda geração. Além disso, vertentes da ciência estudam a produção do combustível de terceira geração, o que enfatiza o fato de que se trata de um mercado em constante crescimento.
Como o etanol de primeira geração é produzido?
Apesar de existirem pequenas diferenças entre algumas produções, existem etapas fundamentais presentes em quase todas elas, das quais destacam-se:
Lavagem
Uma vez que a cana de açúcar é trazida até a usina diretamente das plantações, é necessário primeiramente realizar a sua lavagem, sendo retiradas as impurezas mais grosseiras, tais como areia, terra e poeira. Logo em seguida, ela costuma ser picada e pode passar também por um eletroímã, a fim de retirar possíveis resquícios metálicos.
Moagem
A partir daí, ela é encaminhada para a moagem, em que a cana é moída por trituradores, gerando um líquido comumente chamado de melado. Aproximadamente 70% da massa original estão nesse caldo, enquanto os outros 30%, que não puderam ser aproveitados, passam a compor o bagaço, o qual pode ser utilizado na geração de energia na usina.
Peneiramento
Uma vez que a cana passou pela moagem, é necessário realizar o peneiramento do caldo obtido, o qual ainda contém impurezas provenientes das etapas anteriores. Para tanto, costuma-se primeiramente realizar uma separação mecânica das partículas sólidas remanescentes com a utilização de peneiras e hidrociclones.
Caleação
Em seguida, o caldo passa para o tanque de calagem, em que ele é misturado com leite de cal (solução básica de hidróxido de cálcio), provocando a floculação e decantação de impurezas.
Por um lado, o aumento do pH do caldo atenua sua ação corrosiva contra os equipamentos e favorece a eliminação de microrganismos indesejados. Já por outro, leva também a uma redução do teor nutricional do caldo, podendo prejudicar a cultura de leveduras que realizará a fermentação. Sendo assim, é preciso manter um controle adequado do pH neste tanque, com estudos indicando a faixa entre 5,6 e 5,8.
Aquecimento
Após a caleação, o caldo é aquecido entre 103 °C e 105 °C, buscando eliminar microrganismos contaminantes sensíveis ao calor. Neste ponto, podem ser utilizados diferentes tipos de trocadores de calor. Após o aquecimento, o caldo segue para uma das etapas finais do seu tratamento, a decantação.
Decantação
Nesta operação, o líquido é transferido para um tanque a fim de repousar. Com o tempo, as partículas mais densas tendem a se acumular no fundo pela ação da gravidade e o melado puro pode ser retirado, recebendo o nome de caldo clarificado. Essa etapa costuma levar em torno de 3 horas em destilarias, visando a mínima remoção de nutrientes.
Resfriamento
Após a decantação, o caldo clarificado ainda costuma passar por um resfriamento, a fim de adequar a sua temperatura àquela ideal para a alimentação nas dornas de fermentação, a qual é próxima de 30 °C.
Preparo do mosto e do fermento
De posse do caldo clarificado, é necessário transformá-lo em mosto, que consiste em basicamente corrigir a concentração de açúcares via diluição, além de adequar o pH para a faixa entre 4,5 e 5. A adição de anti-sépticos também pode ser realizada. Isso feito, é realizado o preparo do fermento, que consiste no inóculo inicial de leveduras, também chamado de pé-de-cuba.
Fermentação
Uma vez preparados, é realizada a adição do mosto e do fermento às dornas, etapa do processo em que finalmente o álcool será produzido, juntamente com o dióxido de carbono (CO2).
É importante observar que essa alimentação pode ser realizada tanto em regime contínuo, quanto em batelada, dependendo da escala e tecnologia utilizada na produção.
Também é interessante lembrar que o etanol surge como resultado da reação de fermentação alcoólica, levada a cabo normalmente pelas leveduras da espécie Saccharomyces Cerevisiae, presentes no fermento. Ao final desse processo, cuja duração costuma ser de horas e varia conforme o tamanho do tanque, obtém-se então o vinho bruto, também chamado de vinho fermentado. Essa mistura é composta sobretudo de células de levedura, açúcar não fermentado e etanol, o qual costuma representar 10% do total.
Destilação
Agora, faz-se necessário separar o etanol do vinho bruto, uma vez que o álcool é o objetivo primário desta produção. Para tanto, costuma-se utilizar ao menos duas operações de destilação (em escala industrial).
A primeira é chamada de purificação do vinho ou depuração, responsável pela eliminação parcial de impurezas, como aldeídos e ésteres. Dela, resultam o vinho depurado e uma fração denominada de álcool bruto.
Em seguida, o vinho depurado passa por uma nova destilação, a qual produz o flegma – corrente de interesse, composta de água e álcool – e a vinhaça, um resíduo aquoso com alto teor de componentes orgânicos. Apesar da vinhaça ser aplicada na fertirrigação do plantio de cana de açúcar, seus impactos ambientais são enormes e buscam-se alternativas de tratamento e uso dela.
Retificação e Desidratação
Após a coleta do flegma, ainda é necessário retificá-lo, a fim de separar os álcoois superiores e levar sua concentração até o grau alcoólico do etanol hidratado (97%). Por fim, realiza-se também uma desidratação, na qual podem ser empregados diferentes agentes (monoetilenoglicol, cicloexano) e até mesmo peneiras moleculares.
Com isso, leva-se o álcool à condição de etanol anidro (99,9%) na qual ele pode ser adicionado à gasolina comercializada nos postos, elevando sua octanagem. Vale lembrar que o etanol comum comercializado nos postos é o etanol hidratado.
Armazenamento e transporte
Finalmente, o etanol está pronto para ser comercializado! Para tanto, é necessário armazená-lo e transportá-lo para o seu destino seguindo as normas de segurança adequadas.
É essencial lembrar que em diversos momentos desse processo foram gerados resíduos, os quais podem e devem ser reaproveitados, de forma a mitigar seu impacto no meio-ambiente. Um exemplo disso é o CO2 gerado durante a fermentação, o qual pode ser aplicado na gaseificação de refrigerantes.
Vantagens e desvantagens associadas ao etanol
Agora que você já entendeu como o etanol é produzido, é interessante notar que, apesar de apresentar várias vantagens, principalmente do ponto de vista ecológico, há também desvantagens associadas à tecnologia.
Dessa maneira, fica claro que o etanol de primeira geração mostra-se como uma ótima opção sustentável aos combustíveis fósseis, entretanto, há problemas associados a ele. Isso posto, a comunidade científica vêm concentrando esforços para o desenvolvimento de novas tecnologias que supram os problemas abordados, sendo o etanol de segunda geração a principal alternativa!
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