Etanol de segunda geração: o combustível do futuro?

Nesse conteúdo abordaremos:

• O que é o Etanol de Segunda Geração?
• Como ele é produzido?
• Desafios associados ao bioetanol

Em nosso conteúdo Biocombustíveis: Etanol de Primeira Geração, abordamos como os biocombustíveis – com atenção especial ao etanol – podem ser uma alternativa sustentável aos combustíveis fósseis. Assim sendo, foram apresentadas informações a respeito do etanol de primeira geração, incluindo sua rota produtiva e os desafios associados à tecnologia.

Nesse sentido, vale destacar que, apesar de ser uma ótima opção sustentável, o etanol apresenta problemas associados, principalmente no que diz respeito ao meio ambiente. Um dos principais impactos relacionados é a queima da palha nos canaviais – método utilizado para facilitar a coleta da cana de açúcar -, sendo responsável pela emissão em larga escala de gases do efeito estufa e poluentes, tais como CO₂ e óxidos de enxofre. 

Além disso, como abordado, o processo produtivo do etanol tem, como um dos principais subprodutos, a vinhaça, uma substância com altos riscos de contaminação do solo e corpos hídricos. 

Dessa maneira, pesquisas se direcionam recentemente ao desenvolvimento de novas tecnologias que neutralizem, ou pelo menos reduzam, os impasses do etanol. Nesse contexto, merecem destaque os estudos acerca do bioetanol: o etanol de segunda geração. Mas o que ele é? Como é produzido?

O que é o etanol de segunda geração?

O etanol de segunda geração (também chamado de etanol 2G) é um biocombustível produzido a partir dos resíduos que são descartados do processo produtivo do etanol de primeira geração. Como principais, destacam-se a palha e o bagaço da cana-de-açúcar. No entanto, também podem ser utilizados resíduos de beterraba, trigo ou milho.

Esse tipo de combustível atua de modo importantíssimo no âmbito da sustentabilidade industrial, pois permite aumentar os ciclos produtivos de culturas agrícolas como a cana-de-açúcar ao utilizar como matéria-prima resíduos do plantio e de outros processos produtivos. Dessa forma, a produção de etanol 2G amplia em até 250% a capacidade produtiva por hectare se comparada à produção do etanol de primeira geração.

Ademais, dados do BNDES indicam que esse biocombustível permite uma redução de 80% na emissão de CO₂, podendo alcançar uma taxa de 90% em 2025. Em relação à gasolina comum, o instituto ainda aponta que o etanol 2G pode emitir até 15 vezes menos carbono na atmosfera.

Dessa maneira, fica claro que o etanol 2G cumpre com o seu propósito sustentável, atuando para mitigar os efeitos negativos do uso de combustíveis fósseis.

Como o etanol de segunda geração é produzido?

Agora que você já entendeu o que é o bioetanol e todo o seu potencial de gerar energia de maneira sustentável, que tal entender mais a respeito de como ele é produzido?

O processo produtivo do etanol de segunda geração é, em muitas etapas, semelhante ao processo de produção do etanol 1G. Num panorama geral, uma matéria-prima rica em glicose (como a cana-de-açúcar) é submetida a uma fermentação alcoólica, com o intuito de transformar o açúcar em álcool. 

Entretanto, apesar de ser uma matéria-prima com elevados índices de glicose, a cana-de-açúcar apresenta grande quantidade de celulose. Esse material – um carboidrato complexo presente em sua estrutura – não consegue ser metabolizado pelas bactérias utilizadas no processo produtivo do etanol comum.

Nesse sentido, a principal ideia da produção do etanol de segunda geração é, através de substâncias químicas ou enzimáticas, transformar a celulose em um material o qual as bactérias consigam fermentar, produzindo, assim, indiretamente, álcool a partir da celulose.

Desse modo, as principais etapas da produção do etanol 2G são:

• pré-tratamento;
• hidrólise enzimática;
• fermentação;
• destilação

Pré-tratamento

Nesta etapa, o bagaço da cana é preparado para ser utilizado como matéria-prima na hidrólise enzimática. Assim, são separados os resíduos que podem afetar o processo produtivo e reduzir o rendimento da produção, garantindo uma melhor qualidade do produto final.

Hidrólise enzimática

No processo da hidrólise enzimática, a celulose presente no bagaço de cana é convertida em açúcares, como a glicose, através da utilização de enzimas específicas. No entanto, as enzimas só podem ser utilizadas uma vez nesse processo, pois são solúveis em água e, assim, acabam sendo descartadas no final, o que encarece a rota produtiva

A temperatura dessa etapa do processo é baixa, em torno de 40ºC a 50ºC.

Fermentação e destilação

Na etapa da fermentação seguida da etapa de destilação, a glicose obtida na etapa anterior é transformada em etanol através da atuação de organismos específicos. Para isso, leveduras como a Saccharomyces cerevisiae são utilizadas, devido a características desejáveis e eficientes que elas possuem para uma fermentação industrial de açúcares.

Assim, no final dessas etapas, o etanol de segunda geração é produzido. Desse modo, um material que na produção do etanol 1G era descartado, como o bagaço da cana, pode também ser convertido em etanol: o etanol 2G. 

O processo produtivo do etanol de segunda geração pode ser explicado, então, pelo esquema a seguir:

Dificuldades enfrentadas

Apesar de todo esse apelo sustentável, o volume de produção do etanol de segunda geração ainda é muito baixo. No Brasil, esse valor gira em torno de 100 milhões de litros, sendo poucas as empresas de fato realizam essa produção em escala industrial. A razão para isso perpassa barreiras agrícolas, industriais e tecnológicas associadas à produção do etanol de segunda geração, as quais a tornam desaconselhável economicamente.

Dentre essas dificuldades, pode-se citar o alto custo da biomassa e a ausência de um sistema agrícola e industrial capaz de fazer uso integral da cana, isto é, aproveitar não somente o bagaço, mas também a palha que acaba comprometida pela prática de remoção pelo fogo. 

Ademais, é importante mencionar que este tipo de investimento requer um elevado custo de capital fixo. Isso pois os equipamentos disponíveis no mercado hoje ainda não são completamente adequados para esse tipo de produção.

Somado a isso, apesar das inúmeras pesquisas na área, existem diversas dificuldades tecnológicas associadas sobretudo aos processos de separação da lignina do material celulósico e à quebra da hemicelulose por leveduras em um tempo adequado. 

Todas essas barreiras fazem com que, comparativamente ao etanol de primeira geração, o custo de produção do etanol celulósico ainda seja maior, o que torna o retorno sobre o investimento mais chamativo no primeiro caso. Assim, empresas e investidores do setor possuem muito mais interesse em investir em uma usina de etanol 1G. Isso pois a tecnologia envolvida no processo produtivo já está, de certa forma, consolidada. 

Vale ressaltar aqui que existem sobretudo duas abordagens tecnológicas em usinas de etanol de segunda geração. A primeira delas diz respeito a plantas dedicadas, as quais realizam a produção somente do bioetanol, sendo a GranBio um exemplo de empresa que segue essa linha.

Por outro lado, usinas integradas (1G2G) realizam a produção de ambas gerações de etanol, possuindo, assim, melhores perspectivas econômicas. Um exemplo disso é a planta Costa Pinto da Raízen, presente em Piracicaba (SP).

Que tal implementar isso em sua indústria?

Agora que você já conheceu o processo produtivo do etanol 2G, que se dá a partir da reutilização de resíduos, que tal implementar uma rota produtiva semelhante na sua indústria?

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