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Por que etanol de cana?

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Colunista

15/01/2018

Por: José Roberto Moreira*

A produção do etanol da cana requer tão somente a extração do suco da cana, a fermentação desse suco por ação de uma bactéria e a separação do etanol da água. No caso de se usar o milho, o material primário é o amido. Faz-se necessário transformá-lo em açúcar, para a seguir ser fermentado em etanol e separado da água. Caso se utilize biomassa celulósica (por exemplo, a madeira) é necessário moê-la, separar a celulose da lignin, transformar a celulose em açúcar, fermentá-la para assim obter etanol e a seguir remover a água. Em resumo, a produção de etanol da cana exige três operações sequenciais. A produção de etanol do milho exige quatro operações e a da biomassa lignocelulósica exige cinco operações. Como cada operação agrega um custo, é evidente que o etanol da cana é o menos custoso.

Para se moer a cana, amido do milho ou a biomassa celulósica, precisamos gastar energia. Para separar o etanol da água também precisamos de energia, ou seja, o etanol da cana consome energia para ser produzido. Porém, uma vez obtido o caldo, ele é fermentado por micro-organismos que não exigem energia. No caso do etanol de milho, a transformação do amido em açúcar exige um aquecimento do caldo a 80 oC, exigindo energia adicional. No caso de etanol de material lignocelulósico, além da moagem ser muito mais intensiva em energia que a moagem da cana, precisamos aquecer o caldo a 200oC para converter a celulose em açúcar. Quanto maior a temperatura mais energia se consome. Portanto, o etanol de cana exige a menor quantidade de energia.

A energia gasta no processamento da cana em etanol é obtida dos resíduos da própria cana (bagaço, pontas e folhas). No caso do etanol do milho, a energia vem de fonte externa (carvão mineral ou gás natural). No caso de etanol lignocelulósico, a energia para o processo vem do uso da lignina mais fontes externas (carvão ou gás natural). Cerca de 20% do custo de produção do etanol de milho é para pagar a fonte externa de energia. No caso do etanol celulósico, como não temos plantas comerciais em operação, não sabemos o custo do combustível externo, mas ele será conhecido em breve.

A quantidade de energia disponível no bagaço e nos demais resíduos da cana é duas vezes superior à energia contida no etanol. É tanta energia que, além de usá-la no processo, as usinas exportam eletricidade para outros consumidores. No caso do etanol de milho, falta energia no processo e se tem que comprar energia externa. No caso do etanol celulósico, apesar de alguns cálculos mostrarem que há alguma sobra de energia após os gastos do processo, o valor não é conhecido comercialmente.

A produção de etanol da cana permite obter 7500 litros de etanol por hectare colhido. A produtividade do etanol do milho é de 3.300 litros por hectare. A do etanol celulósico, apesar de se obter até 40 t de biomassa seca por hectare, considerando que a celulose representa 30% da biomassa e que o aproveitamento é de 60% dessa celulose, o resultado final é 7,2 t de celulose que se transforma em etanol com eficiência de 50% em termos de massa. Então, produzimos 3600 kg de etanol, ou seja, 4500 litros por hectare.

Com todas as vantagens energéticas do etanol da cana, não é surpreendente observar que em termos de emissão de gases de efeito estufa, o etanol da cana lidera a competição com os demais. Um estudo profundo da Environmental Protection Agency dos Estados Unidos, concluído em 2010 e que teve o importante impacto político de conferir ao etanol de cana do Brasil a classificação de etanol avançado, permitindo sua importação, concluiu que as emissões do etanol, numa usina de cana que também vende eletricidade para terceiros, é de apenas 9 gCO2 equivalente por Milhão de Joules (MJ). A emissão da gasolina é 96 gCO2 equivalente por MJ e a do etanol de milho é 60 gCO2equivalente/MJ. Caso nas usinas de canase utilize o processo de captura do CO2 da fermentação, teremos emissões negativas para os gases de efeito estufa. A conclusão óbvia é que quanto mais etanol for consumido, mais CO2 é removido da atmosfera. Esse é o menos custoso dos poucos processos conhecidos para reduzir a concentração de CO2 no ar, ou seja, o uso do etanol e da bioeletricidade, juntamente com a captura de carbono, não apenas reduz as emissões, como ocorre com inúmeras outras tecnologias de fontes renováveis de energia, mas recolhe CO2 da atmosfera, ação que nenhuma outra tecnologia pode obter a custo modesto.

A mais recente avaliação dos impactos das mudanças climáticas conduzida pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC), órgão oficial das Nações Unidas, estima que o custo anual para garantir que a temperatura do planeta não ultrapasse 2oC, acordados pelas nações, em Cancun, há 4 anos, deve ser igual a 0.06% do PIB de todos os países do mundo. Ou seja, no caso do Brasil, com um PIB de 2.000 bilhões de dólares, o custo seria 1,2 bilhão todo o ano. 

Possivelmente, até um pouco mais, pois o valor de 0,06% é a média por país e os países em desenvolvimento devem ter um custo relativo um pouco maior que a média, segundo o estudo. Portanto, o Brasil terá que gastar por volta de 2,0 bilhões por ano, para atender ao compromisso assumido em Cancun. Mas o estudo do IPCC vai mais além. Ele considera que algumas tecnologias podem não ser aceitas pela sociedade e dessa forma dificultar ou encarecer as despesas para controlar as emissões de gases de efeito estufa. Caso a sociedade não aceite a tecnologia de captura de carbono, o custo pode aumentar em 150%. Caso a sociedade não aceite o uso da biomassa como fonte de energia, o custo aumenta 50%. Ou seja, um aumento de 150% leva o gasto do Brasil para 5,0 bilhões por ano. O aumento de 50% sobre esse valor leva o gasto para 7,5 bilhões todos os anos.

Como a captura de carbonoe armazenagem é menos custosa se feita em aproveitamentos com biomassa, podemos dizer que ao abdicar da biomassa como fonte energética, o custo anual para o Brasil aumenta de 2,0 para 7,5 bilhões. Para o mundo, de 0,06% para 0.225%, ou em valores absolutos, de 45 para 169 bilhões de dólares.

Presentemente, o acordo entre as nações, consolidado em Cancun, foi substituído pelo acordo mais recente, feito em Paris e que exige aumento de apenas 1,5oC na temperatura do planeta. Isso deve elevar os custos e o novo valor está sendo avaliado pelo IPCC.

Com todas essas vantagens, por que o etanol da cana não é utilizado com maior intensidade no mundo?

A resposta, geralmente apresentada, é que os países precisam ter segurança energética e a dependência de alguns poucos produtores é perigosa. De fato, “apenas” 110 países produzem cana, e quase todos são países de clima tropical.

Para azar do mundo, a cana não cresce em clima temperado. Desses 110 países, vários são pequenos produtores sem experiência em produção comercial intensiva.

Porém, várias dezenas deles têm condição favorável para produzir cana com custos semelhantes ao do Brasil, caso se interessem em importar nossa tecnologia agrícola e obtivessem suporte financeiro para ampliar a produção e o processamento dessa cultura em etanol. Com várias dezenas de supridores, é difícil aceitar o argumento da segurança energética.

Portanto, a explicação mais crível, não é a segurança energética, mas o desinteresse por uma tecnologia de domínio público que se adotada em larga escala vai competir com tecnologias sofisticadas e caras, que são sempre os propósitos das nações desenvolvidas.

Entretanto, a vantagem do etanol da cana é tão evidente, que o Brasil deve continuar sua produção, otimizar a eficiência energética e oferecer ao mundo sua tecnologia. Mais cedo ou mais tarde venceremos as barreiras protecionistas. Não há força no mundo capaz de deter a o avanço tecnológico economicamente viável. 
 
*José Roberto Moreira - Professor sênior do IEA - Instituto de Energia e Ambiente – Universidade de São Paulo
 
 

Fonte: Revista Canavieiros

Por que etanol de cana?

15/01/2018

Por: José Roberto Moreira*

A produção do etanol da cana requer tão somente a extração do suco da cana, a fermentação desse suco por ação de uma bactéria e a separação do etanol da água. No caso de se usar o milho, o material primário é o amido. Faz-se necessário transformá-lo em açúcar, para a seguir ser fermentado em etanol e separado da água. Caso se utilize biomassa celulósica (por exemplo, a madeira) é necessário moê-la, separar a celulose da lignin, transformar a celulose em açúcar, fermentá-la para assim obter etanol e a seguir remover a água. Em resumo, a produção de etanol da cana exige três operações sequenciais. A produção de etanol do milho exige quatro operações e a da biomassa lignocelulósica exige cinco operações. Como cada operação agrega um custo, é evidente que o etanol da cana é o menos custoso.

Para se moer a cana, amido do milho ou a biomassa celulósica, precisamos gastar energia. Para separar o etanol da água também precisamos de energia, ou seja, o etanol da cana consome energia para ser produzido. Porém, uma vez obtido o caldo, ele é fermentado por micro-organismos que não exigem energia. No caso do etanol de milho, a transformação do amido em açúcar exige um aquecimento do caldo a 80 oC, exigindo energia adicional. No caso de etanol de material lignocelulósico, além da moagem ser muito mais intensiva em energia que a moagem da cana, precisamos aquecer o caldo a 200oC para converter a celulose em açúcar. Quanto maior a temperatura mais energia se consome. Portanto, o etanol de cana exige a menor quantidade de energia.

A energia gasta no processamento da cana em etanol é obtida dos resíduos da própria cana (bagaço, pontas e folhas). No caso do etanol do milho, a energia vem de fonte externa (carvão mineral ou gás natural). No caso de etanol lignocelulósico, a energia para o processo vem do uso da lignina mais fontes externas (carvão ou gás natural). Cerca de 20% do custo de produção do etanol de milho é para pagar a fonte externa de energia. No caso do etanol celulósico, como não temos plantas comerciais em operação, não sabemos o custo do combustível externo, mas ele será conhecido em breve.

A quantidade de energia disponível no bagaço e nos demais resíduos da cana é duas vezes superior à energia contida no etanol. É tanta energia que, além de usá-la no processo, as usinas exportam eletricidade para outros consumidores. No caso do etanol de milho, falta energia no processo e se tem que comprar energia externa. No caso do etanol celulósico, apesar de alguns cálculos mostrarem que há alguma sobra de energia após os gastos do processo, o valor não é conhecido comercialmente.

A produção de etanol da cana permite obter 7500 litros de etanol por hectare colhido. A produtividade do etanol do milho é de 3.300 litros por hectare. A do etanol celulósico, apesar de se obter até 40 t de biomassa seca por hectare, considerando que a celulose representa 30% da biomassa e que o aproveitamento é de 60% dessa celulose, o resultado final é 7,2 t de celulose que se transforma em etanol com eficiência de 50% em termos de massa. Então, produzimos 3600 kg de etanol, ou seja, 4500 litros por hectare.

Com todas as vantagens energéticas do etanol da cana, não é surpreendente observar que em termos de emissão de gases de efeito estufa, o etanol da cana lidera a competição com os demais. Um estudo profundo da Environmental Protection Agency dos Estados Unidos, concluído em 2010 e que teve o importante impacto político de conferir ao etanol de cana do Brasil a classificação de etanol avançado, permitindo sua importação, concluiu que as emissões do etanol, numa usina de cana que também vende eletricidade para terceiros, é de apenas 9 gCO2 equivalente por Milhão de Joules (MJ). A emissão da gasolina é 96 gCO2 equivalente por MJ e a do etanol de milho é 60 gCO2equivalente/MJ. Caso nas usinas de canase utilize o processo de captura do CO2 da fermentação, teremos emissões negativas para os gases de efeito estufa. A conclusão óbvia é que quanto mais etanol for consumido, mais CO2 é removido da atmosfera. Esse é o menos custoso dos poucos processos conhecidos para reduzir a concentração de CO2 no ar, ou seja, o uso do etanol e da bioeletricidade, juntamente com a captura de carbono, não apenas reduz as emissões, como ocorre com inúmeras outras tecnologias de fontes renováveis de energia, mas recolhe CO2 da atmosfera, ação que nenhuma outra tecnologia pode obter a custo modesto.

A mais recente avaliação dos impactos das mudanças climáticas conduzida pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC), órgão oficial das Nações Unidas, estima que o custo anual para garantir que a temperatura do planeta não ultrapasse 2oC, acordados pelas nações, em Cancun, há 4 anos, deve ser igual a 0.06% do PIB de todos os países do mundo. Ou seja, no caso do Brasil, com um PIB de 2.000 bilhões de dólares, o custo seria 1,2 bilhão todo o ano. 

Possivelmente, até um pouco mais, pois o valor de 0,06% é a média por país e os países em desenvolvimento devem ter um custo relativo um pouco maior que a média, segundo o estudo. Portanto, o Brasil terá que gastar por volta de 2,0 bilhões por ano, para atender ao compromisso assumido em Cancun. Mas o estudo do IPCC vai mais além. Ele considera que algumas tecnologias podem não ser aceitas pela sociedade e dessa forma dificultar ou encarecer as despesas para controlar as emissões de gases de efeito estufa. Caso a sociedade não aceite a tecnologia de captura de carbono, o custo pode aumentar em 150%. Caso a sociedade não aceite o uso da biomassa como fonte de energia, o custo aumenta 50%. Ou seja, um aumento de 150% leva o gasto do Brasil para 5,0 bilhões por ano. O aumento de 50% sobre esse valor leva o gasto para 7,5 bilhões todos os anos.

Como a captura de carbonoe armazenagem é menos custosa se feita em aproveitamentos com biomassa, podemos dizer que ao abdicar da biomassa como fonte energética, o custo anual para o Brasil aumenta de 2,0 para 7,5 bilhões. Para o mundo, de 0,06% para 0.225%, ou em valores absolutos, de 45 para 169 bilhões de dólares.

Presentemente, o acordo entre as nações, consolidado em Cancun, foi substituído pelo acordo mais recente, feito em Paris e que exige aumento de apenas 1,5oC na temperatura do planeta. Isso deve elevar os custos e o novo valor está sendo avaliado pelo IPCC.

Com todas essas vantagens, por que o etanol da cana não é utilizado com maior intensidade no mundo?

A resposta, geralmente apresentada, é que os países precisam ter segurança energética e a dependência de alguns poucos produtores é perigosa. De fato, “apenas” 110 países produzem cana, e quase todos são países de clima tropical.

Para azar do mundo, a cana não cresce em clima temperado. Desses 110 países, vários são pequenos produtores sem experiência em produção comercial intensiva.

Porém, várias dezenas deles têm condição favorável para produzir cana com custos semelhantes ao do Brasil, caso se interessem em importar nossa tecnologia agrícola e obtivessem suporte financeiro para ampliar a produção e o processamento dessa cultura em etanol. Com várias dezenas de supridores, é difícil aceitar o argumento da segurança energética.

Portanto, a explicação mais crível, não é a segurança energética, mas o desinteresse por uma tecnologia de domínio público que se adotada em larga escala vai competir com tecnologias sofisticadas e caras, que são sempre os propósitos das nações desenvolvidas.

Entretanto, a vantagem do etanol da cana é tão evidente, que o Brasil deve continuar sua produção, otimizar a eficiência energética e oferecer ao mundo sua tecnologia. Mais cedo ou mais tarde venceremos as barreiras protecionistas. Não há força no mundo capaz de deter a o avanço tecnológico economicamente viável. 
 
*José Roberto Moreira - Professor sênior do IEA - Instituto de Energia e Ambiente – Universidade de São Paulo