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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA

Verônica de Araújo Bruno

ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE O ETANOL E O BIODIESEL BRASILEIROS

Lorena

2013

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA

Verônica de Araújo Bruno

ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE O ETANOL E O BIODIESEL BRASILEIROS

Monografia apresentada a Escola de

Engenharia de Lorena da Universidade de

São Paulo como requisito parcial para

obtenção do título de Engenheiro Químico.

Área de Concentração: Processos

Biotecnológicos

Orientador: Prof. Dr. Adilson Roberto

Gonçalves

Lorena

2013

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AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus por todas as oportunidades que me foram concedidas, todos

os caminhos que as elas me levaram e todas as pessoas especiais que neles

estiveram ao meu lado.

Agradeço aos meus pais por serem base, estrutura e teto, ainda que o

distanciamento físico e a saudade se fizessem constantes. Por incentivarem meus

sonhos, apoiarem minhas decisões e comemorarem minhas conquistas, mas acima

de tudo por me amarem, sem o que nada teria verdadeiro significado.

Agradeço aos meus familiares por todo apoio, conforto e carinho concedidos.

Agradeço a todos os meus amigos que durante os anos de faculdade

estiveram presentes trocando experiências, superando obstáculos e principalmente

compartilhando alguns dos melhores momentos da minha vida. Obrigada por terem

contribuído essencialmente para que me tornasse um ser humano melhor.

Meus mais sinceros agradecimentos aos funcionários e professores da

graduação que dedicam seu tempo dando o suporte necessário e tendo a nobre

função de garantir que a transmissão de conhecimento se perpetue, formando

excepcionais engenheiros mas sobretudo íntegros profissionais.

Agradeço a todos que de alguma forma contribuíram para a minha formação e

para a execução do presente trabalho.

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RESUMO

BRUNO, V. A. Análise comparativa entre o etanol e o biodiesel brasileiros.2013. 64f. Monografia (trabalho de conclusão de curso de Engenharia Química) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, 2013.

Atualmente, quando o mundo busca alternativas sustentáveis para as questões

inerentes aos combustíveis fósseis, se faz necessária a compreensão da magnitude

da contribuição brasileira, assim como o papel que o Brasil possui no momento, e

aquele que virá a ter nas próximas décadas. Esta monografia visa apresentar de

maneira crítica e analítica uma comparação de dois dos mais importantes

biocombustíveis brasileiros, o etanol proveniente da cana-de-açúcar e o biodiesel

obtido da soja. Serão discutidos, de maneira comparativa, aspectos relacionados a

esses combustíveis de biomassa vegetal, dentro do cenário energético brasileiro.

Para tanto, foram consultados todos os tipos de materiais oferecidos pelos meios

veiculares de informação, constituindo assim a base para toda e qualquer hipótese

ou projeção realizada. A partir dos dados recolhidos e integrados foi possível a

compreensão da atual matriz energética brasileira e porque, dentro dela, os

biocombustíveis mostram tamanha importância, credibilidade e sucesso.

Palavras chave: Biocombustíveis, Etanol, Biodiesel, Matriz energética

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ABSTRACT

Currently, when the world seeks sustainable alternatives for matters relating to fossil

fuels, it is necessary to understand the magnitude of the Brazilian contribution, as

well as the role that Brazil has at the moment, and one that will come to have in the

coming decades. This monograph aims to provide a critical and analytical

comparison of two of the most important Brazilian biofuels, ethanol derived from

sugar cane and biodiesel from soya. It will be discussed in a comparative way,

aspects related to these fuels plant biomass within the Brazilian energy scenario.

Thus, has been found all kinds of materials offered by vehicular means of

information, providing the basis for any assumption or projection made. Through the

data collected and integrated allowed understanding the current Brazilian energy

matrix and why, within it, showing biofuels such importance, credibility and success.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Reação de fermentação...........................................................................17

Figura 2 - Fluxogramas comparativos entre uma destilaria autônoma e uma

destilaria anexa.........................................................................................................19

Figura 3 - Obtenção de etanol através do processo Melle-Boinot...........................20

Figura 4 - Gráfico da matriz energética brasileira....................................................22

Figura 5 - Reação de transesterificação...................................................................22

Figura 6 - Fluxograma da obtenção do biodiesel.....................................................23

Figura 7 - Evolução da produção de soja através das décadas...............................29

Figura 8 - Produção de etanol anidro e hidratado....................................................33

Figura 9 - Produção em quilos de sementes por hectare de oleaginosas...............35

Figura 10 - Gráfico da evolução das emissões de veículos no Brasil.....................38

Figura 11 - Fluxograma das rotas tecnológicas para a produção de etanol............40

Figura 12 - Gráfico da produtividade média de etanol por área para diferentes

culturas......................................................................................................................41

Figura 13 - Demanda de energia no processamento da cana.................................42

Figura 14 - Estimativas da redução do número de empregados dos setores de

cana-de-açúcar no estado de São Paulo..................................................................44

Figura 15 - Área colhida e produção de cana-de-açúcar no Brasil..........................44

Figura 16 - Expansão da produção de cana-de-açúcar para outras regiões...........46

Figura 17 - Fluxograma da cadeia produtiva do biodiesel.......................................47

Figura 18 - Distribuição da produção de soja no Brasil...........................................48

Figura 19 - Emissões na produção de bioetanol de cana-de-açúcar......................51

Figura 20 - Fluxograma da produção de açúcar e bioetanol de cana-de-açúcar....52

Figura 21 - Emissões de gases de efeito estufa do processo de produção de diesel

no Brasil....................................................................................................................54

Figura 22 - Percentual de emissões relativo a cada etapa do ciclo de vida do

biodiesel de soja e dendê.........................................................................................55

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Reajustes da porcentagem de etanol anidro adicionado à gasolina.......31

Tabela 2 - Expansão das áreas utilizada para plantação de cana-de-açúcar..........45

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO......................................................................................................9

1.1 Objetivos.......................................................................................................13

2 REVISÃO DA LITERATURA............................................................................14

2.1 Cana de açúcar e soja: os alicerces do biocombustível brasileiro...........14

2.2 Etanol.............................................................................................................17

2.3 Biodiesel........................................................................................................21

3 METODOLOGIA...................................................................................................25

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................................26

4.1 Histórico.........................................................................................................26

4.2 Da planta ao combustível.............................................................................29

4.3 A engenharia por trás dos motores biocombustíveis...............................36

4.4 A produção de biocombustíveis no Brasil.................................................39

4.5 Biocombustíveis e meio ambiente..............................................................50

4.6 Programas de incentivo e fomento à pesquisa.........................................55

5 CONCLUSÃO......................................................................................................60

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................................................61

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1 INTRODUÇÃO

Durante a década de setenta, a Organização de Países Exportadores de

Petróleo (OPEP) determinou a elevação do preço do petróleo em até 70%, como

medida taliativa aos Estados Unidos por apoiarem Israel. Com isso, os países que

dependiam desse combustível se viram obrigados a desenvolver novas fontes de

energia. Sendo um desses países, para o Brasil foi o início da intensificação de

programas que apóiam a diversificação de matriz energética e assim a crise do

petróleo acabou sendo um impulsionador para o desenvolvimento de combustíveis

produzidos a partir de biomassa. No entanto, o interesse nacional por

biocombustíveis data de muito antes. Desde 1920, o Brasil produz óleo vegetal e o

primeiro incentivo à produção de combustíveis renováveis aconteceu em 1938 com

a Lei N°. 737, que determinava a mistura de etanol na gasolina em todo o país

(GOLDEMBERG et al., 2004).

Atualmente, pesquisas no campo de combustíveis renováveis e mais

especificadamente biocombustíveis se mostram uma tendência mundial. Esse fato é

justificado por alguns fatores como a necessidade de redução de gases poluentes

na atmosfera, o incessante aumento de preço e possível esgotamento dos

combustíveis fósseis e a busca por uma economia mais sustentável, mas

principalmente é uma medida de segurança de abastecimento energético frente ao

cenário atual político e econômico dos combustíveis fósseis (MASIEIRO; LOPES,

2008).

Por biocombustível podemos entender todo combustível derivado de

biomassa, como por exemplo, biodiesel, etanol, carvão vegetal e metano. A

biodiversividade mundial permite que cada região do planeta, dependendo de

fatores geográficos e climáticos, utilize uma matéria-prima para a sua produção

(GORREN, 2009).

A biomassa vegetal pode ser utilizada para gerar energia através de sua

queima, ou seja, de forma direta, ou ser submetida a processos que a convertam

em combustíveis líquidos, substituindo assim os combustíveis fósseis derivados do

petróleo. A biomassa é vista entre as fontes de energia renovável como uma das

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mais interessantes, uma vez que integra fatores socias, ambientais e econômicos,

visto que a bioenergia vegetal:

permite que os recursos estejam disponíveis no próprio local de utilização;

proporciona o desenvolvimento sustentável da região que a utiliza e

envolve baixo capital financeiro para geração de energia (GAMBARATO,

2012).

O Brasil configura no cenário mundial como um importante país no que se

refere à produção e principalmente expansão no setor de biocombustíveis e isso se

deve em grande parte à sua grande área territorial e ao clima tropical, que favorecem

a agricultura da cana-de-açúcar e soja. É visto como o país que reúne a maior

quantidade de vantagens comparativas para liderar a agricultura de energia, como

por exemplo, o fato de poder incorporá-la, sem competição com a agricultura de

alimentos, assim como por ser possível a realização de múltiplos cultivos dentro de

um ano calendário. Dentre as sua vantagens, ainda é possível citar os diversos

programas de incentivo a produção de combustíveis renováveis, como o Pró-Óleo,

que incentivava a produção de óleos vegetais para fins carburantes e o Proálcool,

que projetou o Brasil como referência mundial na produção de etanol, sendo o mais

importante programa de biomassa (GOLDEMBERG et al., 2004).

Em relação ao etanol, é possível dizer que o país atingiu a maturidade no que

se diz respeito a processos e tecnologia, mas, ainda assim, as perspectivas são de

ascensão da produção e crescimento de mercado nas próximas décadas

(GOVERNO BRASILEIRO, 2011). A produção brasileira de etanol pode ser divida

em quatro etapas. A primeira se estende desde o seu início até o Proálcool, quando

a sua produção era destinada majoritariamente à fabricação bebidas, considerando-

o assim, um subproduto da produção do açúcar. A segunda começou com a criação

do Proálcool em 1975 que determinava que fosse misturado etanol à gasolina em

automóveis que possuíssem a possibilidade de utilizá-lo como carburante. Já em

1979, foi iniciada a segunda fase do programa, quando a produção chegou a 3,4

milhões de metros cúbicos e o objetivo do programa passou a ser o incentivo da

produção de carros movidos integralmente a etanol. Nessa época houve grande

expansão devido ao grande número de destilarias autônomas implantadas. Em

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1985 a produção de etanol brasileira representava cerca de 80% da produção

mundial. O programa, no entanto, teve o fim do seu apogeu nos próximos anos

quando houve uma grande queda no preço do petróleo, reduzindo assim sua

atratividade. Recentemente, quase após 20 anos, a produção de etanol ingressou

numa nova etapa com os motores automotivos flex fuel, ou seja, aqueles que

podem operar com frações de gasolina e etanol em quaisquer proporções

(MILANEZ; FAVERT FILHO; ROSA, 2008).

Atualmente, as atenções também estão voltadas para o etanol de segunda

geração, ou seja, aquele proveniente de material lignocelulósico. Frente aos

resultados que vem apresentando através de pesquisas, o etanol proveniente tanto

da palha como do bagaço da cana-de-açúcar se mostra promissor. Trata-se de uma

alternativa sustentável e adequada para os resíduos do processamento da cana,

assim como implica a necessidade de uma menor área de plantio. No entanto, a

dificuldade técnica se encontra em viabilizar a extração do açúcar da matriz

lignocelulósica para sua posterior fermentação. Para que isso ocorra se faz

necessário o uso de enzimas, ou tratamentos químicos e físicos que quebrem sua

estrutura, permitindo que a celulose fique acessível (LEITE; CORTEZ, 2009).

Apesar dos estudos sobre combustíveis renováveis terem iniciado no Brasil na

década de 20, somente em 1975 o uso de óleos vegetais com fins energéticos foi

efetivamente proposto. Isso se deu através do Pró-Óleo, que tinha como objetivo a

produção excedente de óleo vegetal capaz de ser vendido a um preço concorrente

ao do petróleo. O programa previa a mistura de 30% de óleo vegetal no óleo diesel

e aumento dessa porcentagem até seu uso integral a longo prazo. A redução do

preço do petróleo em 1986, fez com que os incentivos a pesquisa reduzissem.

Entretanto em 2004 a produção de biodiesel foi retomada com o Programa Nacional

de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB) que previa a adição de 2% de biodiesel ao

diesel comum, contribuindo assim de forma significativa para aumentar a produção

nacional, inserindo o Brasil no contexto mundial. Em 2010 essa porcentagem

passou para 5% e a previsão é para que chegue a 20% em 2020 (ANP, 2012).

Ainda assim, no Brasil, o etanol é o responsável pela porcentagem majoritária

de energia proveniente de biomassa. Cerca de 16% são provenientes do etanol,

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sendo a segunda fonte primária do Brasil desde o ano de 2007, enquanto menos de

3% são derivadas do biodiesel, uma vez que essa porcentagem inclui outras formas

de biomassa. Segundo o Ministério de Minas e Energia brasileiro entre os anos de

2010 e 2011 foram produzidos cerca de 28 milhões de metros cúbicos de etanol,

enquanto de biodiesel foram produzidos 2,4 milhões de metros cúbicos (MME,

2011). Esses dados podem ser explicados por fatores econômicos, culturais,

tecnológicos, naturais entre outros.

O Brasil possui quase metade da sua matriz energética dependente de energia

renovável (incluindo em sua grande parte a energia hidráulica e a proveniente de

biomassa), o que o coloca em uma posição extremamente favorecida em relação a

média mundial que é em torno de 15% (MME, 2011). Ainda assim, há muito o que

ser aproveitado e instituído. Um exemplo disso pode ser encontrado nas plantações

de cana-de-açúcar. Além de ser um combustível renovável de biomassa vegetal

capaz de absorver dióxido de carbono presente na atmosfera, sua palha pode ser

utilizada para a geração de energia através da queima. Mais recentemente, estudos

mostraram que, com o início da lei que prevê a mecanização integral da colheita da

cana, será possível daqui a quatro anos gerar 25% do potencial da usina de Belo

Monte com apenas metade da palha recolhida (BRASILAGRO, 2012).

Em contrapartida, atualmente o tema biocombustível tornou-se tão discutido

que é possível encontrar partidários contra o seu desenvolvimento. Inúmeras

desvantagens com relação a sua produção e consumo são apontadas e seus

benefícios em ralação ao meio ambiente contestados. As controvérsias giram em

torno do questionamento se os biocombustíveis são a solução ou o início de um

novo problema. Dentre as desvantagens apontadas, são citadas: o alto consumo de

energia para produção; o fato de ser baseada em culturas intensivas que emitem

gases de efeito estufa; o elevado consumo de água; o desflorestamento em

detrimento do plantio de tais culturas e principalmente o receio da escassez e

aumento de preço de produtos agro-alimentares (REIS; SOBRAL, 2012).

Frente ao cenário atual, e a toda informação encontrada nos meios veiculares

a respeito de biocombustíveis, torna-se necessária a especulação e análise crítica

dos dados apresentados. É possível observar que em tais fontes de pesquisa,

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diferentes combustíveis de biomassa são abordados separadamente, ou seja, são

tratados de maneira pontual e não integradamente como partes de um mesmo

contexto. Sendo assim, se torna de extrema importância compreender a situação

energética atual brasileira e todos os aspectos inerentes para prever os possíveis

caminhos e tendências futuras. Neste trabalho, serão discutidos aspectos relativos

aos dois biocombustíveis de maior destaque no Brasil para abastecimento de

transportes, assim como as técnicas e matérias-primas utilizadas no país, ou seja, o

etanol proveniente da cana de açúcar e a biodiesel obtido através da soja.

1.1 Objetivos

Pretende-se neste trabalho realizar, através de pesquisa bibliográfica, a

comparação crítica e analítica do etanol e do biodiesel produzidos e consumidos no

Brasil, tendo-se o intuito também de reunir toda informação inerente a esses dois

combustíveis renováveis em uma única fonte de maneira comparativa. Os aspectos

pesquisados dirão respeito, de maneira ampla, a fatores sociais, econômicos e

políticos, mas também serão estudados questionamentos mais específicos como,

por exemplo, suas vantagens, desvantagens, aplicações, fomentos a pesquisas,

histórico, potencial energético, programas de incentivo, normas e leis, impacto

ambiental, etc.

Para tal, é proposta a seguinte abordagem:

• Realizar um levantamento bibliográfico que descreva a situação do etanol e

do biodiesel brasileiros, consultando as principais fontes bibliográficas da literatura,

complementando-as com informações e dados estatísticos cedidos pelos órgãos

governamentais.

• Apresentar uma análise crítica desses dados desde o início até os dias

atuais, com o objetivo de compreender a evolução do setor energético brasileiro e o

papel dos biocombustíveis no desenvolvimento do país.

• Fazer projeções a respeito dos biocombustíveis num futuro cenário nacional

e possíveis soluções para o abastecimento energético do país nos próximos anos.

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2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 Cana-de-açúcar e soja: os alicerces do biocombustível brasileiro

O Brasil é um país conhecido mundialmente por sua grande extensão

territorial. São mais de 8,5 milhões de Km² em terras contínuas (IBGE, 2012). Esse

fato pode ser encarado de maneira positiva, uma vez que, além da imensa área

física, o país possui grande diversidade de solos e climas o que o torna uma

potencialidade produtiva, principalmente no que diz respeito ao cenário agrícola.

A agricultura no Brasil é uma das suas principais bases econômicas, desde a

colonização até o presente momento, evoluindo das monoculturas até a

diversificação de produção. O país apresenta uma área agricultável disponível total

estimada em 152,5 milhões de hectares ou 17,9% do território, sendo que destes

62,5 milhões de hectares ou 7,3 % do território é constituído pela área agricultável

já utilizada (SAFRAS E MERCADO, 2012).

Atualmente no Brasil, 90% do óleo vegetal é produzido a partir da soja, sendo

que 80% das indústrias produtoras de biodiesel utilizam óleo de soja como matéria-

prima. Os outros 15% correspondem à gordura animal e 5% as outras oleaginosas

(CASTELLANELLI, 2008). Esse fato é justificado, já que a soja não é produzida

exclusivamente para se obter óleo.

O óleo de soja é conseqüência da demanda, sempre crescente, por mais

farelo protéico, a matéria-prima da ração animal que alimenta o frango, o porco e o

boi confinado. Podem-se citar outras causas como:

A cadeia produtiva da soja é bem estruturada, tanto no que diz respeito ao

seu cultivo até a indústria de beneficiamento;

Seu cultivo é tradicional e produz com igual eficiência em todo o território

nacional;

A soja é um produto muito fácil de ser vendido, uma vez que são poucos os

produtores (EUA, Brasil, Argentina, China, Índia e Paraguai), menos ainda os que

têm condições de exportar (EUA, Brasil, Argentina e Paraguai), mas, no entanto,

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todos os países são consumidores, de forma a garantir sua comercialização a

preços sempre favoráveis ;

Este biodiesel não apresenta qualquer restrição para consumo em climas

quentes ou frios, embora sua comercialização na Europa seja inibida por possuir um

alto índice de iodo e instabilidade oxidativa;

É um dos óleos mais baratos: só é mais caro do que o óleo de algodão e

de gordura animal e;

Seu óleo utilizado diversificadamente, para consumo humano, na

produção de biodiesel ou na indústria química de uma maneira geral (DALL’

AGNOL, 2007).

De acordo com o Embrapa, a safra nacional de 2010/2011 produziu 75

milhões de toneladas de soja estando o Brasil como segundo maior produtor de

soja no mundo, estando atrás apenas dos Estados Unidos, produtor de 90,6

milhões de toneladas no mesmo período. Dessa maneira, a soja desponta como

principal matéria-prima para a produção de biodiesel nacional (EMBRAPA, 2011).

Já a cana-de-açúcar é o primeiro produto agrícola mais produzido no país (675

milhões de toneladas em 2011), estando a frente da soja e até mesmo do milho (55

milhões de toneladas em 2011). Dessa forma, o Brasil configura como o maior

produtor do mundo, de cana-de-açúcar. No entanto ocupa o segundo lugar na

produção de etanol, estando atrás somente dos Estados Unidos. A título de

comparação a produtividade de um hectare de milho americano é de 3.100 litros de

etanol, enquanto um hectare de beterraba alemã produz 5.500 litros de etanol e um

hectare de cana-de-açúcar brasileira produz 6.800 litros de etanol (UNICA, 2009).

Segundo o levantamento realizado pela Companhia Nacional de

Abastecimento (CONAB) em abril de 2012, a expansão da área plantada com cana-

de-açúcar tem comportamento diferenciado em todo o País. O maior percentual de

aumento está na região Sudeste, responsável por 96,38% do total da área nova

agregada, ou seja, 357.183 hectares. Outra região que apresentou crescimento

significativo na área de expansão foi a Centro-Oeste, 188.396 hectares. O total da

área de expansão em todo país deve ficar em 618.056 hectares.

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No Brasil há duas safras de cana-de-açúcar, em função do regime das chuvas:

um ocorre na região Centro-Sul (de abril até dezembro) e o outro na Norte-Nordeste

(de outubro a março). Dessa forma ocorre uma integração das colheitas, permitindo

oferta de etanol durante todo o ano (GORREN, 2009).

Alguns aspectos climáticos controlam o crescimento, produção e qualidade da

cana como, por exemplo, temperatura, umidade e luz. Para que haja a produção

máxima de açúcar, o clima ideal apresenta uma estação longa, quente com alta

incidência solar e umidade, proveniente das chuvas, adequadas e outra estação

razoavelmente seca, mas ensolarada e fresca, sem geadas, para que seja realizado

o amadurecimento e cultivo. Ao longo da vida da cana é possível observar que sua

quantidade total de água diminui, vai de 83% numa planta jovem até 71% em uma

madura. No entanto o teor de sacarose passa de 10% a 45% do peso seco

(EMBRAPA, 2009).

Além das condições naturais do território brasileiro serem favoráveis ao plantio

da cana-de-açúcar para a obtenção do etanol, outras vantagens são encontradas

quando este álcool é comparado aos álcoois obtidos de outras matérias-primas,

como por exemplo ao proveniente do milho:

No plantio do milho, utiliza-se grande quantidade de agrotóxicos, a maioria

dos quais, são provenientes de combustíveis fósseis;

O álcool do milho, em seu processamento pode emitir mais gás carbônico,

do que poderia evitar ao substituir a gasolina em um automóvel;

O álcool do milho tem baixa produtividade em relação ao do etanol e

O etanol proveniente da cana-de-açúcar possui uma maior relação

produtividade/impacto ambiental do que aquele obtido do milho (Schaeffer, 2007).

No entanto, o etanol brasileiro ainda encontra entraves quanto a sua

exportação. Um exemplo amplamente discutido é dos Estados Unidos que

protegem o próprio etanol produzido do milho por subsídios que tornam o etanol

brasileiro ainda proibitivo para ser misturado à gasolina e ao diesel. Em 2010, foi

apresentado pela bancada ruralista americana um projeto que prorrogava para mais

cinco anos os subsídios aos produtores de milho e as tarifas à importação do álcool

brasileiro. Ainda assim, o Brasil configura no cenário mundial como protagonista da

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produção de energia limpa e renovável e reconhecido por seu grande potencial

energético (RACHED, 2011).

2.2 Etanol

O etanol, de forma molecular CH3CH2OH, também chamado de álcool etílico é

uma substância orgânica que pode ser obtida através de hidratação do etileno, da

redução de acetaldeído ou, como é mais comumente obtido, da fermentação de

açúcares.

A obtenção de etanol, a partir da fermentação de açúcares trata-se de uma

seqüência de reações catalisadas por enzimas específicas. Monossacarídeos são

metabolizados por leveduras, via glicolítica levando a formação de piruvato. Este é

descarboxilado a acetaldeído, que finalmente é oxidado a etanol e gás carbônico,

como mostrado na reação da Figura 1 (CASTRO, 2011).

Figura 1 – Reação de fermentação alcoólica (Fonte: GORREN, 2009).

A reação global é dada por:

Há dois tipos de etanol, o hidratado e o anidro, denominados Álcool Etílico

Hidratado Combustível (AEHC) e o Álcool Etílico Anidro Combustível (AEAC). Este

último apresenta teor alcoólico de 99,3 INPM. O álcool resultante da fermentação

biológica é o hidratado, um líquido incolor, cuja composição é de aproximadamente

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5% de água. Para se obter o álcool anidro é necessária uma etapa adicional de

desidratação diminuindo a porcentagem de água a 0,5% (GORREN, 2009).

A princípio, a matéria-prima para a obtenção do etanol é todo composto que

contenha carboidratos, passíveis de serem metabolizados pelo agente de

fermentação alcoólica. No entanto, para que um material seja utilizado

industrialmente, é necessário que sejam considerados alguns aspectos como sua

disponibilidade, seu custo aquisitivo, a facilidade em extrair e purificar o produto e

seu rendimento. Sendo a matéria-prima para obtenção de etanol as mais variadas,

aquelas processadas por fermentação via biotecnológica, podem ser reunidas em 3

grupos: matérias sacaríneas, amiláceas e celulósicas (CASTRO, 2011).

No Brasil, o etanol é obtido em sua grande maioria do material sacarídeo

encontrado no melaço e no caldo da cana-de-açúcar, tendo havido também

pesquisas para o uso de beterraba (ROUSSELET, 2011). Os principais carboidratos

encontrados no caldo e no melaço da cana são: sacarose, glicose, e frutose ou

levulose.

As destilarias de álcool podem ser autônomas ou anexas às usinas de açúcar.

Trabalhando com melaço fornecido por usinas de açúcar que não fabricavam álcool,

foram criadas pelo Instituto do Açúcar e do Álcool as autônomas Destilarias

Centrais que produziam álcool anidro que era adicionado à gasolina importada,

prática exercida até a Petrobrás refinar petróleo (NATALE NETO, 2005). De uma

maneira mais clara, destilarias anexas são aquelas capazes de produzir álcool e

açúcar em proporções variáveis, enquanto destilarias autônomas são aquelas que

se dedicam exclusivamente à produção de álcool. Na Figura 2 é possível observar

as quantidades médias de produtos e subprodutos gerados em ambas as

destilarias.

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Figura 2 – Fluxogramas comparativos entre uma destilaria autônoma e uma destilaria anexa

(Fonte: CASTRO, 2011)

A obtenção do etanol pode se dar por processo químico ou bioquímico. No

processo químico, a via de obtenção é sintética, enquanto que, no processo

bioquímico, a via é fermentativa. No processo químico, as matérias-primas

utilizadas são o eteno, o gás carbônico, etileno e outras de menor importância. A via

sintética nunca foi utilizada no Brasil, em escala industrial, mesmo antes da Crise do

Petróleo (CASTRO, 2011).

A produção de álcool por uma indústria alcooleira trata-se de uma série de

operações unitárias interligadas, com o objetivo principal de converter o açúcar em

álcool. A obtenção por via fermentativa consiste em, basicamente, duas etapas

principais, fermentação e destilação.

Em seguida à moagem da cana, é necessária a preparação do mosto, ou seja,

o líquido açucarado suscetível à fermentação. Como este líquido proveniente da

moagem é denso, não se encontra em condições favoráveis para fermentação, por

isso deve-se condicioná-lo às exigências dos microorganismos, com relação à

concentração de açúcares, acidez, nutrientes e anticépticos.

20

Após preparado, o mosto é enviado a dornas, onde se acrescenta o agente

responsável pela fermentação, na forma de uma suspensão de células, denominado

pé-de-cuba. O produto obtido da fermentação, o vinho, deve então ser separado

das leveduras, que são recuperadas para um novo ciclo de utilização. Para tanto,

das dornas o vinho é transferido a decantadores e posteriormente a turbinas que

por ação de força centrífuga separam o leite delevedurado do leite de levedura. O

vinho resultante é levado então, a dornas volantes localizadas na parte mais alta

das destilarias. A partir daí, empregam-se várias destilações específicas, operações

que se baseiam na diferença entre os pontos de ebulição das substâncias, a fim de

purificar ao máximo o álcool (CASTRO, 2011).

O processo mais utilizado na indústria alcooleira é o de Melle-Boinot-Almeida.

Consiste em um processo em batelada com reciclo de células. Seu fluxograma é

observado na Figura 3.

Figura 3 – Obtenção de etanol através do processo Melle-Boinot-Almeida (Fonte: CASTRO, 2011).

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2.3 Biodiesel

O biodiesel é um combustível sintético produzido a partir de óleos vegetais,

gorduras animais, algas ou fungos. A forma mais usual de produção desse

combustível é por meio da reação de transesterificação e ou de esterificação de

óleos vegetais e gorduras animais (KRAWCZYK, 1996). É um substituto natural do

diesel derivado do petróleo, podendo a ele ser adicionado ou usado integralmente

em motores a combustão ou em outro tipo de geração de energia, tendo

composição similar ou até melhor no que diz respeito a aspectos como densidade,

número de cetano, viscosidade entre outros (BALAT, 2007).

Assim, dessa forma as matérias-primas para o biodiesel podem ser óleos

vegetais, gordura animal, óleos e gorduras residuais. Dentre os óleos vegetais mais

comumente utilizados podemos citar o de grão de soja, o de mamona, o da polpa

do dendê, o de amêndoa do coco de dendê, o de amêndoa do coco de babaçu,

semente de girassol, amêndoa do coco da praia, caroço de algodão, grão de

amendoim, semente de canola, semente de maracujá, polpa de abacate, caroço de

oiticica, semente de linhaça, semente de tomate e de nabo ferrageiro.

Entre as gorduras animais, destacam-se o sebo bovino, os óleos de peixes, o

óleo de mocotó, a banha de porco, entre outros. Já os óleos e gorduras residuais

são resultantes de processamento doméstico, comercial e industrial, mas também

podem ser utilizados como matéria-prima. Estes óleos de fritura representam um

grande potencial de oferta. Um levantamento primário destes óleos residuais

revelou um potencial de oferta brasileiro superior a 30 mil toneladas por ano

(GAZZONI, 2012).

No entanto, como é possível observar na Figura 4, o biodiesel brasileiro é

proveniente em sua grande maioria da soja. Em 2010, foram produzidos no Brasil

aproximadamente 680.000 toneladas de óleo de soja (CONAB, 2010).

22

Figura 4 – Gráfico da matriz energética brasileira (Fonte: ANP, 2010)

A reação de transesterificação, ou seja, a mistura de um triacilglicerol

(triglicerídeo) com um álcool formando ésteres e glicerina pode ser acelerada por

catalisadores ácidos, básicos, enzimáticos e também pode ocorrer na ausência de

catalisadores utilizando ácido supercrítico. A determinação dos dados cinéticos da

reação de transesterificação é de fundamental importância para a caracterização

desses processos (SILVA, 2010).

Na reação de transesterificação, o óleo ou gordura, composto basicamente de

tri-ésteres da glicerina com ácidos graxos, é misturado a metanol ou etanol e, na

presença de um catalisador, fornece uma mistura de ésteres metílicos ou etílicos de

ácidos graxos e glicerina (SUAREZ et al., 2009). A reação de transesterificação com

álcool pode ser representada pela equação geral ilustrada na Figura 5.

Figura 5 – Reação de transesterificação a partir de um triglicerídeo ANDRADE, 2012)

23

Em uma reação de transesterificação, alguns parâmetros devem ser levados

em conta, como: o efeito da razão molar, temperatura e tempo de reação e o tipo de

catalisador, químico ou bioquímico (ANDRADE, 2012).

A primeira etapa do processo de produção do biodiesel é a preparação das

matérias-primas. O óleo recebido é armazenado em um tanque e posteriormente

bombeado a um decantador, que separa os materiais em suspensão. É então

encaminhado a um segundo tanque onde há a correção da acidez. A preparação do

etanol se trata inicialmente do controle da umidade. Posteriormente é enviado para

torres de secagem onde é desidratado. Óleo e álcool são então bombeados para o

reator, onde se processará a transesterificação do biodiesel.

A próxima etapa é a separação dos co-produtos. A mistura é transferida para

um separador, onde glicerina e ésteres são separados e armazenados em tanques

de estocagem. Por fim, ocorre a purificação dos ésteres e se obtém o biodiesel e a

destilação da glicerina. Esse processo pode ser observado pelo fluxograma da

Figura 6 (EMBRAPA, 2006).

Figura 6 – Fluxograma da obtenção do biodiesel (Fonte: SALVADOR, 2009).

24

Um dos grandes problemas do processo de obtenção do biodiesel é a grande

quantidade formada de glicerina como subproduto. A produção de 90 metros

cúbicos de biodiesel implica na obtenção de 10 metros cúbicos de glicerina (SBQ,

2009). Isso significou no ano de 2010 uma produção nacional de 260.00 metros

cúbicos de glicerina (ANP, 2011). A quantidade formada é tão excedente, que os

fabricantes de biodiesel a vendem a um preço irrisório ou até mesmo chegam a

doá-la para indústrias de cosméticos, alimentares e farmacêuticas. Novos usos para

glicerina têm sido pesquisados, como é o caso da Petrobrás que vem estudando

sua aplicação como composto de redução de atrito nas suas perfuratrizes de

petróleo. A grande oferta e pequena demanda, além de reduzir o preço da glicerina,

fez com que sua produção a partir de outras fontes, fosse eliminada, levando assim

no fechamento de muitas fábricas produtoras de glicerina. (NETO, 2008).

25

3 METODOLOGIA

Partindo do princípio de que o presente trabalho utilizou o método de pesquisa

bibliográfica, foi realizado um levantamento prévio de informações e dados

correspondentes aos assuntos aqui abordados. No seu desenvolvimento porém, foi

realizada uma leitura aprofundada de material mais consistente e mais amplo, com

abordagem específica de alguns aspectos sobre o etanol e biodiesel brasileiros.

Para tanto, consultou-se os mais diversos tipos de fontes como livros, revistas,

teses e dissertações, internet e principalmente os dados fornecidos por órgãos

públicos e associações relacionados à bioenergia brasileira Dentre esses últimos

temos como exemplo a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e

Biocombustíveis, a Companhia Nacional de Abastecimento, a Petrobrás, a União da

Indústria de Cana-de-açúcar, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística e os

Ministério de Agricultura, Pecuária e Abastecimento, do Desenvolvimento Agrário e

de Minas e Energia.

Com este material em mãos, foram selecionadas as informações mais

pertinentes, que permitiram assim a montagem adequada e lógica do cenário

brasileiro para esses dois biocombustíveis, historicamente e atualmente, levando

assim, a tomada de conclusões e visualização de projeções futuras.

26

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Histórico

A cultura da cana-de-açúcar esteve presente de maneira importante e

extremamente representativa ao longo de toda a história brasileira. Desde poucos

anos após o descobrimento do país até os dias atuais, esteve sempre relacionada

com os desenvolvimentos social, cultural a principalmente econômico. Sua chegada

ao Brasil data do século XVI quando os portugueses aportaram na região Nordeste

do país, muito embora também haja registros dessa prática em meados deste

mesmo século na região Sudeste. Atribui-se a Martim Afonso de Souza, nobre

militar português, a chegada da primeira muda de cana-de-açúcar ao Brasil em

1532 (UDOP, 2012).

Muito embora na região sul da Península Ibérica já existissem plantações de

cana-de-açúcar, a área disponível para cultivo era restrita. Sendo assim, a prática

que os portugueses tinham a respeito do cultivo da cana-de-açúcar deve-se

principalmente ao fato de já possuírem essa experiência em outras colônias como

as ilhas atlânticas de Madeira a Açores. Dessa maneira, a fim de acabar com o

monopólio que o Oriente Médio detinha na produção e exportação do produto,

Portugal viu no Brasil Colônia uma grande oportunidade. Com clima e solo

favoráveis e território e mão-de-obra disponíveis a produção açucareira se

estabeleceu com grande sucesso. A princípio, a planta era utilizada somente para a

produção de açúcar, conferindo dessa maneira ao país o título de maior produtor e

exportador do produto até meados do século XVII, quando a descoberta do ouro em

Minas Gerais tirou o foco da produção açucareira e a concorrência das ilhas das

Antilhas e do Caribe cresceu fazendo com que o Brasil perdesse algumas

colocações na produção mundial (SANTANA, 2013).

As lavouras de cana-de-açúcar se estabeleceram pioneiramente em regiões

litorâneas, com destaque para as capitanias de São Vicente, Pernambuco e Bahia.

Sua transformação em açúcar propriamente dito acontecia em engenhos movidos

por tração animal e em alguns casos por energia hidráulica. De início, utilizou-se

27

nas lavouras e engenhos mão-de-obra indígena nativa, mas a demanda por uma

maior quantidade de trabalho fez com que, aos poucos, fosse substituída por mão-

de-obra africana, ambas sob regime escravo. A organização do engenho era

dividida de maneira simples em três instalações: a moenda, onde se processava a

cana-de-açúcar; a caldeira, onde o caldo era fervido transformando-se em melaço e

a casa de purgar, lugar no qual ocorria a etapa final de conversão do melaço em

açúcar (PIBID, 2012).

Com o passar dos anos e principalmente com o desenvolvimento tecnológico

proveniente da Revolução Industrial no século XVIII, as máquinas, técnicas e

equipamentos industriais permitiram um grau de eficiência que superava ao dos

engenhos tradicionais. Em 1857 o rei D. Pedro II implantou um programa no qual

seriam instituídos Engenhos Centrais, nos quais a cana-de-açúcar seria apenas

moída e o açúcar processado, deixando o cultivo da planta para outros

fornecedores. A falta de conhecimento das novas técnicas aliado ao pouco

interesse dos fornecedores de cana-de-açúcar que priorizavam a fabricação de

aguardente ou açúcar pelos métodos tradicionais, fez com que o programa não

fosse um sucesso total. Dos 87 Engenhos Centrais somente 12 foram implantados,

muitos deles comprados pelos próprios fornecedores de equipamentos. As

indústrias de processamento de açúcar passaram a ser chamadas, então de “usinas

de açúcar” (UDOP, 2012).

Ao longo do século XX, alguns fatores impulsionaram o crescimento da

indústria açucareira no Brasil. O primeiro ponto a ser citado é a 1º Guerra Mundial

que devastou a indústria européia de açúcar, abrindo novos mercados para o que

era aqui produzido. Ao mesmo tempo, os proprietários da indústria do café, em

pleno ápice, desejavam ampliar e diversificar seu portfólio de produção. Nesta

mesma época, com o fim da escravidão, o país, necessitando de mão-de-obra,

recebeu um grande contingente de imigrantes, principalmente italianos, que no

estado de São Paulo adquiriam terras e optaram pela produção de aguardente a

partir da cana-de-açúcar. Com a economia sendo impulsionada, tais indústrias de

aguardente passaram rapidamente a usinas de açúcar e deram origem aos mais

tradicionais grupos de produtores da atualidade.

28

Em 1933 foi criado o IAA (Instituto do Açúcar e Álcool) que tinha como

principal objetivo o controle da produção das usinas a fim de se evitar uma

superprodução. Para tanto era estabelecido um sistema de cotas para cada usina,

determinado a quantidade de cana-de-açúcar que poderia ser moída e a quantidade

de açúcar e álcool produzida (NOVACANA, 2013). A busca por novas tecnologias

juntamente com a necessidade de abastecer todo o território brasileiro por ocasião

da 2º Guerra Mundial, fez com que a produção paulista multiplicasse seis vezes sua

produção superando assim uma hegemonia nordestina de 400 anos. A partir de

então, houve expansão da indústria para outros estados como o Paraná e por toda

região Centro-Oeste do país. Foram realizados investimentos no setor agrícola

tanto a respeito do controle de pragas, quanto a busca por espécies mais produtivas

e eficientes. Assim, a indústria açucareira foi totalmente remodelada e modernizada.

Todo esse desenvolvimento foi de absoluta relevância para que o Brasil superasse

a crise do petróleo na década de 70, devido em grande parte ao Proálcool,

considerado o maior programa de energia renovável em termos mundiais e que

ainda será discutido em mais detalhes na seção destinada a programas de

incentivo.

Já a história nacional da soja, não data dos primórdios do país. Sendo

originária da China, o Mundo Ocidental foi conhecê-la somente em meados do

século XIX, quando foi trazida ao Brasil via Estados Unidos pela primeira vez por

Gustavo Dutra, um professor na Escola de Agronomia da Bahia, em 1882. Este

professor e mais tarde o Instituto Agrônomo de Campinas, realizaram o seu estudo

tendo como objetivo a utilização da soja como planta forrageira. Somente a partir

dos anos 40, após ter sido levada para o Rio Grande do Sul e lá encontrar um clima

favorável ao seu desenvolvimento, muito semelhante ao da região Sul dos Estados

Unidos, é que a soja passou a ser intercalada com a cultura de trigo, uma vez que

necessitavam das mesmas condições. Assim, com o estabelecimento do incentivo a

triticultura, o cultivo da soja também foi impulsionado (EMBRAPA, 2004).

Mesmo tendo um histórico de cultivo relativamente novo, é interessante

observar como a cultura da soja se estabeleceu, desenvolveu e amadureceu,

levando o país a ser o maior produtor do mundo, em apenas algumas décadas. O

29

primeiro registro de plantações de soja data de 1914, mas somente em 1941

ganhou significância suficiente para entrar no Anuário Agrícola Estadual do Rio

Grande do Sul. A área plantada nesse momento era então de 640 hectares e sua

produtividade de 700 kg/ha. A partir daí, apresentou taxas de crescimento

extremamente elevadas. Na década de 70 figurou-se como a principal cultura do

agronegócio brasileiro. Isso devido à expansão da área cultivada somada ao

investimento em novas tecnologias que consequentemente levou a maior

produtividade. A Figura 7 mostra a evolução do cultivo da soja no Brasil

(EMBRAPA, 2004).

Figura 7 – A evolução da produção de soja através das décadas (Fonte: Elaborado com base em

EMBRAPA, 2004)

4.2 Da planta ao combustível

A utilização do etanol como combustível data de 1826, quando Samuel Morey,

nos Estados Unidos, combinou uma substância química de combustão interna

psicoativa com ar ambiente e aguarás, em seguida vaporizando-a a combustível, no

primeiro protótipo de motor a combustão interna. Mesmo sendo conhecido há

décadas, não obteve destaque e mesmo em 1860 quando Nicholas Otto realizou

diversos estudos com este tipo de motor, o sucesso das máquinas a vapor e a

recente descoberta de petróleo na Pensilvânia, levando à viabilidade do seu

30

comércio a baixos preços, encobriram qualquer tentativa de acessão do uso do

etanol como combustível. Faz-se pertinente observar que o primeiro carro projetado

por Henry Ford, em 1896, era movido a etanol puro e alguns anos depois tenha sido

lançado o Ford Modelo T, que poderia ser abastecido a etanol, gasolina ou uma

mistura de ambos (CABRAL; MURPHY, 2009).

Como dito anteriormente, a 2º Guerra Mundial foi um momento muito propício

para o desenvolvimento do etanol, tanto no que diz respeito ao aumento de sua

produção, quanto ao desenvolvimento de transportes que o utilizassem como

combustível ou a sua mistura com gasolina, estabelecendo portanto um incentivo ao

seu uso. Por um lado, existia a constante ameaça de ataques por submarinos

alemães aos navios transportadores de petróleo e por outro a própria Alemanha

teve seu acesso ao petróleo restrito após o embargo feito pelas Nações Aliadas.

Nessa época então, foram criados, por exemplo, foguetes, mais especificamente

mísseis balísticos, que utilizavam como combustível misturas compostas

majoritariamente de etanol (NEUFELD, 1995).

Já no Brasil, a utilização da mistura de etanol anidro na gasolina, remonta a

década de 30, segundo o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, e

desde então vem sendo alvo de reajustes, discussões e políticas energéticas. As

porcentagens de etanol anidro oscilaram para mais ou para menos, dependendo da

região do país e da política econômica adotada no momento. Diferentes decretos,

portarias e medidas provisórias foram aplicados ao longo dos anos. Na Tabela 1

podem ser observados alguns desse reajustes.

31

Tabela 1 – Reajustes da porcentagem de etanol anidro adicionado à gasolina.

(Fonte: Elaborada com base em MAPA, 2011)

O mais recente reajuste passou a ter vigência em maio de 2013, quando, por

uma decisão governamental, a gasolina voltou a ser comercializada com 25% de

álcool anidro e não mais 20% como estava em vigor desde 2011. Segundo o

ministério de Minas e Energia essa medida serviu como um incentivo, aos

produtores, consumidores e ao país todo de uma forma geral que se beneficia com

o aumento da produção, comercialização e utilização do etanol. É importante

destacar que em outubro de 2011, o governo determinou a redução de 25% a 20%

justificando ser uma medida de precaução com relação às incertezas da safra da

cana-de-açúcar e ao comportamento do mercado global e interno do etanol. Ao que

tudo indica, o mais recente aumento aponta para um crescimento de 1,5 bilhões de

litros (+15,3%) na produção de álcool anidro, enquanto a oferta do hidratado será de

apenas 613,7 milhões de litros (+4,4) (CONAB, 2013).

32

Vale ainda ressaltar que, este é um incentivo do governo para a utilização do

álcool anidro, que difere do álcool hidratado, não só na composição, como também

em alguns outros aspectos. O álcool hidratado, conhecido com AEHC (álcool etílico

hidratado e combustível), durante o processo de refinamento, passa por uma etapa

a menos de destilação, ou a mais comumente utilizada no Brasil, desidratação por

adição de cicloexano, e contém em sua composição um valor entre 92,6% e 93,8%

de etanol e o restante de água. Este é o álcool utilizado diretamente no

abastecimento de veículos automotores, tanto puro como em veículos de motores

flex fuel. Já o etanol anidro, também chamado de AEAC (álcool etílico anidro e

combustível) é adquirido pelas distribuidoras de combustíveis que o misturam de

acordo com a porcentagem vigente, à gasolina tipo A proveniente das refinarias,

tornando-a gasolina tipo C que é então comercializada para abastecimento de

veículos. Sua composição é de 99,3% de etanol e o restante de água. O etanol

hidratado é incolor, mas o anidro recebe uma coloração laranja para que

irregularidades sejam evitadas (CETESB, 2012). Abaixo, a Figura 8 apresenta um

gráfico disponibilizado pelo Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis,

nos mostra comparativamente a produção diária brasileira desses dois tipos de

etanol entre os anos de 2001 e 2012.

33

Figura 8 – Produção de etanol anidro e hidratado em milhões de litros ao longo dos anos

(Fonte: IBP, 2012)

As primeiras associações de que óleos vegetais poderiam ser utilizados como

combustível foram feitas por Rudolf Diesel e, mais uma vez, Henry Ford, em 1895.

No entanto, o motor a diesel foi apresentado pela primeira vez somente durante a

Exposição Mundial em Paris de 1900. Esse motor funcionava a óleo de amendoim,

mas logo foram sendo desenvolvidos outros tipos de óleos, animais e vegetais, que

também serviriam para abastecimento. A utilização do óleo obtido através de

biomassa é mais antiga do que o óleo diesel que hoje conhecemos. Nesta época

utilizava-se “petróleo filtrado”, mas o diesel teve o seu desenvolvimento atrelado ao

dos motores de injeção direta. Mas, assim como o etanol, a grande oferta do

petróleo e sua venda a preços inalcançáveis não abriram espaço para um

combustível concorrente (SZWARC, 2003).

Os primeiros trabalhos realizados sobre biodiesel no Brasil se devem em

grande parte a Expedito Parente, professor na Universidade Federal do Ceará, que

desenvolveu pesquisas relativas ao biodiesel e querosene vegetal para aviação,

34

sendo autor da patente PI8007957. Entretanto, ao longo do histórico da pesquisa

brasileira sobre o biodiesel, muitos foram os institutos e universidades envolvidos

em todo o país assim como as culturas utilizadas para a obtenção do biodiesel. Um

exemplo disso é o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), que vem realizando

pesquisas com cacau e óleo de dendê desde a década de 70.

Com o crescente e constante interesse de diversos institutos de pesquisa no

desenvolvimento de técnicas de obtenção do biodiesel, alguns programas de

incentivo foram criados pelo governo. É o caso do OVEG (Programa Nacional de

Óleo Vegetal), lançado em 1983 pelo Governo Federal, com o intuito de testar e

desenvolver o biodiesel em misturas combustível para abastecimento de veículos

automotores. Esse programa coordenado pela Secretaria de Tecnologia Industrial

contou com a colaboração da indústria automobilística, de fabricantes de peças,

combustíveis e lubrificantes (GÓES, 2006)

Mais recentemente, em 2003, um decreto do presidente da república,

determinou que fosse realizado um levantamento sobre a produção de biodiesel

brasileiro a fim de entender sua situação atual, suas possibilidades, assim como

suas vantagens e desvantagens. Com o resultado satisfatório em mãos, o Governo

Federal decidiu imediatamente tomar as medidas necessárias para que o biodiesel

passasse a ser representante na matriz energética brasileira e assim criou o

Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB) em dezembro de 2004.

O programa tinha como alguns dos seus principais objetivos: o estimulo à formação

de um mercado nacional de biodiesel, uma definição de modelo tributário, a criação

de linhas de financiamento e o desenvolvimento de organizações de agricultores

familiares contando para tanto com a colaboração dos principais envolvidos na

cadeia produtora deste biocombustível (MDA, 2013).

O biodiesel pode substituir o óleo diesel, obtido no fracionamento do petróleo,

em motores ciclo diesel como, por exemplo, os presentes em caminhões, ônibus,

aviões e tratores ou pode ser adicionado ao mesmo em elevadas proporções. A Lei

11.097/2005 tornou compulsória a adição de 2% de biodiesel ao diesel a partir do

ano de 2008 em todo o território nacional. Um novo reajuste aumentou essa

porcentagem para 5% em 2010 e atualmente um marco regulatório foi enviado para

35

o Congresso Nacional afim de que até 2014 essa porcentagem seja de 7%. Este

mesmo marco prevê uma porcentagem de 10% até 2020, o que significaria 7,5

bilhões de litros de biodiesel produzidos e consumidos no país. Estudos mostram

que o biodiesel pode ser adicionado em até 20% sem comprometimento da

eficiência e sem que sejam necessárias adaptações no motor. Atualmente, as

pesquisas têm girado em torno de viabilizar a utilização do biodiesel em sua forma

pura (MEC, 2006).

Muito embora haja um incentivo insistente por parte do governo em salientar o

uso da mamona e do dendê, uma medida muito mais focada em promover a

inclusão social e o desenvolvimento regional, a soja sempre foi e continua sendo a

matéria-prima mais viável e preferida dos produtores. Em novembro de 2007, dos

50 milhões de litros de biodiesel produzidos no país, 80% tiveram a soja como

matéria-prima e 15% foram obtidos através de gordura animal (DALL’ AGNOL,

2007). Dessa maneira, a importância da obtenção do biocombustível a partir de

outras oleaginosas é mínima, mesmo que a soja não seja a que possua maior teor

de óleo, nem a que apresente maior produtividade. A Figura 9 compara diferentes

matérias-primas.

Figura 9 – Produção em quilos de sementes por hectare de oleaginosas (Fonte: MEC, 2006)

36

No atual cenário econômico, outras oleaginosas necessitam muito mais que

incentivos para alcançar a representação da soja e isso se dá por um fator principal:

a soja não é produzida para a obtenção de combustível, essa é uma conseqüência

e uma produção paralela da crescente demanda mundial por farelo protéico e ração

animal. Esse fato é a principal causa para que ao longo dos anos fossem

desenvolvidas espécies de soja que tivessem mais teor de proteínas do que

lipídeos, fazendo com que o interesse no seu óleo permanecesse em segundo

plano. Paralelamente a esse fato, pode-se dizer que, com base no gasto de energia,

o bioetanol inicia sua rota produtiva com vantagem em relação ao biodiesel. Isso

porque para a síntese de carboidratos, um vegetal requer aproximadamente 60%

menos energia do que para a síntese de lipídeos e gorduras (DEMEYER et al.,

1995)

4.3 A engenharia por trás dos motores biocombustíveis

Nos dias de hoje, tornou-se comum fazer contas ao se abastecer um veículo,

principalmente se ele possuir motor flex-fuel. Especialistas no setor de economia

costumam recomendar um cálculo rápido que pode vir a responder essa pergunta

dependendo do valor atual do etanol e da gasolina, mas, sobretudo, quantos

quilômetros o veículo percorre utilizando um litro de cada combustível.

Considerando que, em média, um carro movido a etanol consume 30% a mais de

combustível percorrendo a mesma distância, será menos dispendioso abastecer

com o biocombustível se ao multiplicar o valor da gasolina por 0,7 se obtenha um

valor maior do que o do etanol.

Um veículo que utiliza etanol como combustível, possui motor de combustão

interna e de ignição por centelha, cujo funcionamento descreve o Ciclo Otto,

semelhante aos motores a gasolina ou flex fuel. A diferença entre eles é que o

motor desenvolvido para etanol foi adaptado para atender as necessidades dessa

substância, como por exemplo, a taxa de compressão é mais elevada para facilitar

a combustão, o tanque, filtros e bombas são revestidos em materiais antioxidantes

e o carburador e coletor de admissão são banhados a níquel. De maneira prática,

37

podemos dizer que tais motores funcionam através de cilindros contendo êmbolos

que se movem com a expansão dos gases ali comprimidos após uma descarga

elétrica entrar em contato com a mistura de combustível e comburente.

Um dos fatores que define a potência de um combustível é sua octanagem, ou

seja, um índice equivalente a resistência de detonação de uma mistura em

porcentagem de isoctano e heptano, em uma situação em que o motor está em

plena carga e em alta rotação. A média de octanagem de uma gasolina tipo C

comum comercializada no território brasileiro é de aproximadamente 87 octanas,

portanto, sua resistência a explosão é a mesma de uma mistura contendo 87% de

isoctano e 13% de heptano. Automóveis que requerem combustível de maior

octanagem podem apresentar perda de potência se abastecidos com outro de

octanagem inferior. No Brasil, a octanagem é expressa em IAD = Índice

Antidetonante (PETROBRAS, 2012). O etanol comercializado hoje no Brasil possui

uma octanagem média equivalente acima de 110 octanas. Esse valor superior de

octanagem permite que o motor obtenha mais energia útil do calor combustível.

Muito embora o etanol possua um poder calorífico inferior a gasolina (22.350

kJ/litro e 32.180 kJ/litro respectivamente) é importante ressaltar que a combustão do

etanol, se diferencia por liberar uma elevada quantidade de oxigênio, o que não

ocorre com derivados do petróleo, justamente por possuir grande quantidade desse

elemento em sua composição. Essa e outras características permitem uma queima

mais limpa, melhorando o desempenho dos motores e tratando da sua adição à

gasolina, atua como um aditivo antidetonante, além de melhorar outras

propriedades como volatilidade, pressão de vapor e de desempenho desde que

sejam cumpridas as especificações para cada veículo (BNDES; CGEE, 2008).

Os gases de escape, produzidos através das reações de combustão no interior

dos motores, são liberados para atmosfera e, portanto tornaram-se um dos grandes

motivos de preocupação a respeito da poluição do meio ambiente, mais

precisamente do ar atmosférico. Sendo assim, um fato bastante conhecido é que a

queima do etanol, ou da sua mistura com gasolina, libera menores quantidades de

monóxido de carbono, óxidos de enxofre, hidrocarbonetos e outro compostos

38

poluentes. A seguir a Figura 10, elaborada a partir de dados do Ibama apresenta

como a emissão de gases reduziu no Brasil ao longo dos anos.

Figura 10 – Evolução das emissões de veículos no Brasil (Fonte: Ibama, 2006)

Diferentemente do motor de ignição por centelha, aqueles movidos a óleo

diesel ou a sua mistura com biodiesel, funcionam a partir de ignição por

compressão. O ar é comprimido dentro da câmara de combustão, elevando sua

temperatura interna até o ponto de auto-inflamação do combustível. Como o diesel

possui pressão de vapor mais elevada que a gasolina e o álcool, não é injetado na

forma de mistura gasosa com o ar e sim é injetado diretamente na câmara. Para

isso o sistema conta com bombas injetoras que enviam o diesel a altas pressões. A

compressão realizada em um motor por ignição reduz o volume inicial em 10%. Já

em um motor de ignição por compressão essa porcentagem é reduzida a menos de

5%. Após a ignição, assim como os motores de Ciclo Otto, seu funcionamento

prossegue segundo o ciclo de quatro tempos: admissão, compressão, combustão e

escapamento (CENBIO, 2013).

Dentre as vantagens dos motores a diesel podemos citar: maior rendimento,

baixos custos de manutenção e maior duração. Entretanto é um combustível mais

caro, de maior peso específico e com menor capacidade de aceleração. O biodiesel

tem poder calorífico em média de 32700 kJ/litro e do óleo diesel 36550 kJ/litro, o

que confirma ter um maior rendimento (AALBORG, 2013). Analogamente a

octanagem para motores de Ciclo Otto, temos a cetanagem para motores do ciclo

39

diesel. Assim, dessa forma, quanto maior o valor de cetanagem de um combustível,

melhor será a combustão. O valor de cetanagem do biodiesel é em média 60

enquanto a do óleo diesel mineral é de 50. Além dessa vantagem, é importante

reforçar a contribuição para a mitigação dos gases de efeito estufa que a utilização

de biocombustíveis traz. Um motor a diesel novo lança na atmosfera em média

510g/HPh de gás carbônico, no entanto estudos realizados afirmam que a utilização

do biodiesel é capaz de reduzir a emissão de gás carbônico em até 70%.

Atualmente, ainda não foram desenvolvidos motores específicos para operarem

com biodiesel puro, nem o combustível é vendido dessa maneira. Entretanto, os

atuais estudos realizados nesse sentido levam a crer que um motor comum de Ciclo

Diesel poderia operar sem prejuízos com 100% do biocombustível (LAGE, 2013).

4.4 A produção de biocombustíveis no Brasil

O etanol utilizado como combustível veicular pode ser obtido não somente a

partir de biomassa vegetal, mas também como uma das frações provenientes de

refinarias petroquímicas e carboquímicas. No entanto, como a grande maioria deste

produto é obtido através da conversão de açúcares em álcool, tornou-se

extremamente raro a associação de tais refinarias ao etanol. Por tratar-se de uma

rota de obtenção considerada renovável e que agride em menor grau o meio

ambiente, ou seja, sustentável, diferencia-se das outras formas de obtenção e o

álcool recebe a denominação de bioetanol (BNDES; CGEE, 2008).

Além de possuir um nível mais elevado de oxigênio em sua composição, o

bioetanol apresenta a vantagem de poder ser obtido através de qualquer biomassa

vegetal composta por carboidratos passíveis de fermentação alcoólica. Tendo esse

ponto de vista como enfoque, inúmeras pesquisas têm sido realizadas com o

objetivo de viabilizar a obtenção do etanol a partir de diversas culturas e até mesmo

de resíduos agroindustriais. Ainda assim, no Brasil a cultura da cana-de-açúcar

continua sendo a mais tradicional e mais econômica e ambientalmente viável, sem

ter existido razão para que seja substituída, pelo contrário, mostrando-se cada vez

mais promissora.

40

São diversas as vantagens da cana-de-açúcar. Um exemplo disso é o balanço

energético que compara a quantidade de energia fóssil utilizada para sua obtenção

e a energia contida no combustível produzido. Nove unidades de energia limpa são

geradas a partir de uma unidade de energia fóssil Este é um balanço bastante

positivo, que destoa de outras culturas, como a da beterraba na Europa, quatro

vezes menor e a do milho nos Estados Unidos, cinco vezes menor (WWI, 2010).

Além disso, a cana-de-açúcar, assim como a beterraba, possui biomassa açucarada

e se difere da amilácea ou da celulósica, uma vez que os açúcares já estão

disponíveis e de fácil acesso para a fermentação, requerendo uma etapa a menos

de quebra ou exposição. A Figura 11, mostra de forma simplificada, como seguem

tais rotas.

Figura 11 – Fluxograma generalizado das rotas tecnológicas para a produção de etanol

(Fonte: BNDES; CGEE, 2008)

Uma outra vantagem do seu cultivo é que de todas as culturas existentes, a

cana-de-açúcar é a que apresenta a maior produtividade por hectare plantado. Na

Figura 12 considera-se uma produção aproximada de 80 toneladas de cana-de-

41

açúcar por hectare e de 85 litros de etanol por tonelada de cana processada. Utiliza-

se também uma estimativa de que se utilize 30% do bagaço e metade da palha

disponível.

Figura 12 – Gráfico da produtividade média de etanol por área para diferentes culturas

(Fonte: GPC, 2008)

O Brasil atualmente é o maior produtor de cana-de-açúcar no mundo. Sua

produção anual é de mais de 650 milhões de toneladas por ano (safra 2013/14), um

aumento de 11% em relação à safra anterior. A produtividade brasileira na safra

2013/2014 foi estimada em cerca de 74,1 toneladas por hectare maior que a safra

2012/13 que foi 69,4 toneladas por hectare. Neste mesmo período foram produzidos

27 bilhões de litros de etanol. Destes, 15 bilhões hidratado e 12 bilhões anidro, o

que significa um crescimento de 21,96% para o anidro, enquanto o hidratado é de

apenas 9,93%. A exportação de etanol foi de aproximadamente 4000 milhões de

litros (UNICA, 2013). O levantamento de cada safra é realizado duas vezes ao ano

pela Companhia Nacional de Abastecimento (Conab), sendo a primeira em abril e a

segunda em agosto de cada ano.

A cana-de-açúcar é caracterizada por ser uma planta semiperene que

necessita de duas estações distintas e bem determinadas: uma quente e úmida

durante sua germinação e desenvolvimento e outra fria e seca, quando a planta

passa pela fase de maturação. Pelo fato de possuir uma grande área territorial e ser

42

possível que ocorra seu cultivo em diferentes regiões, o Brasil consegue integrá-las

e fazer com que coexistam safras em diferentes estágios durante todo o ano de

acordo com o regime das chuvas. O ano açucareiro, adotado internacionalmente

começa em setembro e termina em agosto do ano seguinte, e cada ciclo de cultivo

dura em média seis anos, durante os quais ocorrem cinco cortes (EMBRAPA,

2013).

Entre as vantagens deste cultivo, podemos citar que, trata-se de uma

plantação que não demanda grandes quantidades de fertilizantes ou irrigação, se

comparada a outras culturas. Isso ocorre em grande parte pelo fato de que ambas

as necessidades são supridas parcialmente por resíduos oriundos do próprio

beneficiamento da cana-de-açúcar, a vinhaça, por exemplo. No entanto, o processo

de obtenção do etanol e do açúcar se utiliza em larga escala de água e também

demanda uma considerável quantidade de energia, principalmente térmica. Tais

problemas são abrandados ou até mesmo totalmente sanados com políticas de

reuso e reaproveitamento, conferindo valor agregado a todas as frações da

biomassa, como será discutido posteriormente. A tabela abaixo expõe os valores

energéticos que demandam tais processos.

Figura 13 – Demanda de energia no processamento da cana (Fonte: PIZAIA, 1998)

Por tratar-se de um setor extremamente representativo dentro da agricultura

brasileira e, portanto da economia nacional, é factível que milhares de famílias

obtenham suas rendas a partir do mercado de biocombustíveis em todo o país,

43

direta ou indiretamente. O Brasil possui atualmente 331 usinas que oficialmente

podem produzir etanol. Elas estão espalhadas por nove estados e possuem

capacidade de produção que varia entre mil e 3 milhões e trezentos mil litros por

dia. No entanto, por tratar-se de um produto de safra, a oferta de emprego no setor

depende em grande parte de sazionalidade. Em função dessa oscilação, é comum

que ocorra uma maior circulação de funcionários tendo como consequência falta ou

baixa qualidade nos treinamentos que gera por fim baixos salários. Ainda assim,

tanto no que se refere a agricultura quanto ao processo industrial, a quantidade de

empregos gerados e sua qualidade estão intimamente atrelados com a tecnologia

utilizada, o que acaba gerando um desnível de região para região. Entretanto, as

estatísticas mostram que as taxas de emprego vêem se modificando ao longo das

décadas. Na década de 90 estimou-se 800 mil empregos diretos e 250 mil

empregos indiretos associados a agroindústria do etanol. Diferenças regionais

indicavam, por exemplo, que na região Nordeste eram necessárias três vezes mais

trabalhadores que no estado de São Paulo para realizarem o mesmo trabalho. Já

na década de 2000, estimou-se cerca 625 mil empregos diretos e 430 mil indiretos.

A redução nos número de empregos diretos deveu-se em grande parte em função

do aumento da produtividade e como consequência a terceirização, mecanização e

automação de todo o processo (GUILHOTO, 2011).

Segundo um estudo realizado pela UNICA em 2007, essa é uma tendência

que se perpetuará nos próximos anos. Observou-se que existe uma inclinada

tendência que se diminua o número total de empregados, sobretudo aqueles que

dizem respeito a etapa agrária, um fato decorrente do Decreto Federal nº. 2.661, de

8/7/98, que prevê a eliminação gradual da queima da palha da cana-de-açúcar até o

ano de 2020. A tabela abaixo mostra tais índices de emprego na agroindústria do

etanol. Tais números podem parecer desanimadores à primeira vista, no entanto,

tomando como base a indústria petroquímica e tendo uma relação empregos por

energia equivalente gerados, a de energia hidroelétrica é 3 vezes maior, a de

carvão 4 vezes e a de bioetanol 150 vezes. A Figura 14 a contem informações

sobre a produtividade assim como a quantidades de trabalhadores envolvidos nas

etapas de colheita e projeções para os próximos anos (BARROS; MORAES, 2002).

44

Figura 14 – Estimativas da redução do número de empregados dos setores de cana-de-açúcar no

estado de São Paulo (Fonte: UNICA, 2007)

Umas das razões para a mecanização e automatização do setor

sucroalcooleiro, é a gradativa e constante necessidade de expansão da produção a

fim de atender uma demanda cada vez maior do mercado. Entre os principais

fatores que contribuem para tanto, podemos citar como exemplos o aumento do

preço do petróleo, o constante incentivo à compra de automóveis movidos a álcool

ou flex-fuel, a liberação da exportação do açúcar a bons preços de mercado e,

atrelado a todos eles, políticas energéticas governamentais intervencionistas. A

Figura 15 mostra como vem ocorrendo essa expansão ao longo dos anos.

Figura 15 – Área colhida e produção de cana-de-açúcar no Brasil (Fonte: IBGE, 2008)

45

É importante observar que a expansão de áreas cultivadas tem acontecido

principalmente na região Centro-Sul do país utilizando-se de forma proveitosa da

enorme biodiversidade encontrada no Cerrado brasileiro. Sobre esse crescimento

geográfico a Universidade de São Paulo informa que:

Outras regiões (além do estado de São Paulo) também chamaram atenção dentre as indicações de expansão dos canaviais, como o estado do Mato Grosso do Sul, que revelou elevado potencial de exportação do etanol para o sul do país e para as bases de distribuição paulistas; o Paraná, para atender o mercado internacional por etanol e também as bases do sul; Minas Gerais, impulsionada pelo crescimento do mercado mineiro pelo biocombustível; e Goiás, que apresenta potencial para abastecer as regiões norte e nordeste, além de auxiliar no abastecimento das bases paulistas e mineiras. Quanto à expansão de cana-de-açúcar na região Norte e Nordeste, merece destaque as regiões da Bahia, Maranhão e Tocantins (USP, 2013).

No entanto, o esperado para a safra 2013/14 pela Conab é que as usinas da

região Centro-Sul invistam na renovação do canavial e não em expansão de novas

áreas cultivadas. A área estimada para esta safra é de 8.800 mil hectares em todo o

Brasil. Os dados referentes à contribuição de cada estado e as porcentagens em

relação ao seu crescimento podem ser encontrados na tabela 2 a seguir.

Tabela 2 – Expansão das áreas utilizada para plantação de cana-de-açúcar

(Fonte: Elaborada com base em Conab, 2013)

46

O fenômeno de expansão no Brasil pode ser observado na Figura 16:

Figura 16 – Expansão da produção de cana no Centro-Sul brasileiro (Fonte: UNICA 2012)

O biodiesel pode ser obtido através de diversos processos de obtenção, entre

eles: craqueamento, esterificação ou transesterificação, sendo que este último é o

mais comumente utilizado. Neste processo um triglicerídeo é reagido com um álcool

(etanol ou metanol), gerando um éster, o biodiesel propriamente dito, e um glicerol,

mais conhecido como glicerina, através da ação de um catalisador.

A cadeia produtiva do biodiesel é representada no diagrama da Figura 17:

47

Figura 17 – Cadeia produtiva do biodiesel (Fonte: FERREIRA; BORENSTEIN, 2007)

É interessante observar como em um dado momento as cadeias produtivas do

bioetanol e do biodiesel se interseccionam, uma vez que o etanol pode ser, e é na

maioria dos casos, insumo para a obtenção do biodiesel. Neste sentido, produtores

e governo encontram-se em um impasse. O etanol anidro necessário para a reação

de transesterificação não é comprado com total isenção de impostos como é aquele

obtido pelas distribuidoras com a finalidade de ser misturado à gasolina. Além disso,

esta reação tem como subproduto etanol hidratado que deve ser recuperado para

garantia de qualidade do biodiesel final. No entanto, as usinas de biodiesel não são

autorizadas a vender etanol hidratado. Ou seja, assim o produtor de biodiesel sofre

com a carga tributária e com um excedente de álcool hidratado (VEDANA, 2006).

No último levantamento feito pela Conab em outubro de 2013, estima que a

safra 2013/14 de grãos no Brasil será encerrada com uma área plantada que pode

variar de 54,18 e 55,18 milhões de hectares. Deste total, seguida do milho e feijão,

a soja é a maior cultura de grãos plantada no país e também a que mais expandiu

neste último ano numa quantidade que pode variar de 934,6 a 1.627,0 mil hectares,

cerca de 4%, passando de 27789,1 mil hectares na safra 2013/12 para um valor

entre 28663,7 e 29356,1 mil hectares. Vale destacar que a segunda maior cultura

48

de grãos do país, a de milho, conta com uma área destinada a plantação de 7000

mil hectares, muito inferior a destinada a soja.

Para esta safra a Conab prevê também um fato inédito. Estima-se que a safra

brasileira encerre-se com uma produção de 87,6 a 89,7 milhões de toneladas de

soja, superando pela primeira vez os Estados Unidos, cuja safra é estimada em

85,7 milhões e colocando a produção nacional pela primeira vez no ranking mundial

como o maior produtor de soja do mundo. Acredita-se que o principal fator para que

isso tenha ocorrido tenham sido as condições climáticas desfavoráveis enfrentadas

pelos Estados Unidos, como os períodos de seca. Do total de soja produzida no

Brasil, cerca de 50 milhões de toneladas são destinadas a exportação todos os

anos.

Os estados que apresentam maior destaque com relação à expansão são o

Piauí, com um incremento de 87,6% na produção e 73,7% na produtividade e o

Bahia com 36,2% para ambos os dados. Ainda sim, as regiões mais representativas

continuam sendo a Centro-Sul e a Sul do país. A figura abaixo apresenta a variação

da produção de soja em todo o território brasileiro (CONAB, 2013).

Figura 18 - Distribuição da produção de soja no Brasil (Fonte: Conab, 2013)

49

A política energética com relação ao biodiesel tem sido realizada ao longo dos

anos de maneira semelhante a que foi utilizada para o bioetanol. O Governo,

esperançoso de formar um país cada vez mais independente das fontes de energia

não renováveis, tem instituído duas medidas básicas nos dois casos. A primeira

delas diz respeito aos incentivos fiscais a produção de biocombustíveis que vem na

forma na redução de impostos e cargas tributárias aos produtores. Essa primeira

garante que os biocombustíveis sejam produzidos. Por sua vez, a segunda medida

é aquela que garante que tais biocombustíveis sejam consumidos. Assim, são

criadas taxas compulsórias de adição dos combustíveis renováveis àqueles de

origem fóssil. No entanto, um dos fatores que diferencia os programas do bioetanol

e do biodiesel é que este tem um caráter social muito mais evidente.

Um exemplo disso é que a Lei 11.116, de 2005 diz que para que se possa

usufruir de benefício tributários é necessário que se tenha o Selo Combustível

Social, que confere a quem o possuir o título de promotor de inclusão social dos

agricultores familiares. Para tanto o produtor de biodiesel deve assegurar a compra

de matéria-prima e a capacitação técnica de desses agricultores (MDA, 2013). Com

esse e outros incentivos, estima-se que a cada 1% de diesel substituído por

biodiesel obtido através de matéria-prima cultivada por agricultores familiares 45 mil

novos empregos seriam criados contando com uma renda anual de 4,9 mil reais.

Além disso, o aumento no número de empregos na cidade é o triplo do gerado no

campo. Sendo assim, 180 mil novos empregos são gerados ao todo (LIMA, 2004).

Ressalta-se que essas são políticas destinadas a culturas de agricultura familiar,

como mamona e dendê e que não representa a da soja que é empresarial e ainda

assim responde por aproximadamente 80% da produção de biodiesel no país.

Atualmente 63 empresas no Brasil têm autorização para produção de biodiesel

e juntas têm capacidade de produzir cerca de 5,4 milhões de litros por ano (ANP).

Desde o início do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB), o

Brasil produziu 8,2 milhões de metros cúbicos de biodiesel. O Brasil está entre os

maiores produtores de biodiesel do mundo, acompanhado da União Européia, que

tem enfoque maior nas questões ambientais e dos Estados Unidos que enxerga o

50

biodiesel como uma saída estratégica para diminuir as importações de petróleo do

Oriente Médio.

4.5 Biocombustíveis e o meio ambiente

A preocupação com o meio ambiente e o futuro do planeta tornou-se inerente

à geração atual. Em cada processo industrial, a sustentabilidade está inserida e

priorizada de forma que retirar da natureza sem que a ela seja devolvido na mesma

proporção, não se enquadra mais como possibilidade. Desta maneira, a evolução

dos biocombustíveis tem confirmado ser esta a mais viável solução para os

problemas do setor energético, principalmente ao que se refere à substituição dos

derivados de petróleo.

Outro fundamento para maior utilização dos biocombustíveis é a busca pela

mitigação dos gases de efeito estufa. Isso se dá uma vez que se admite que todo

CO2 gerado através da queima do biocombustível é incorporado novamente ao ciclo

através de fotossíntese. No entanto, todas as etapas de produção de

biocombustíveis, desde o cultivo até a chegada ao consumidor final, envolvem,

mesmo que indiretamente, a utilização de combustíveis fósseis, que por sua vez

geram uma quantidade extra de gases que não são absorvidos, permanecendo

assim na atmosfera. Dessa forma, quanto menor a necessidade de utilização de

energia não renovável maior o benefício de se utilizar determinado biocombustível.

Atualmente a produção de etanol anidro a partir da cana-de-açúcar gera 440

kg CO2 eq/m³ de bioetanol, enquanto o etanol proveniente do milho gera 1700 kg

CO2 eq/m³ (BNDES; CGEE, 2008). Isso se deve principalmente pelo fato de não ser

utilizado outras frações do milho como fonte de energia. As caldeiras utilizam-se de

vapor e a energia elétrica é fornecida pala rede pública. É interessante observar

ainda que quando o etanol anidro de cana-de-açúcar é misturado à gasolina na

proporção de 25%, a quantidade líquida evitada é de 1900 kg CO2eq/m³ de

bioetanol, com previsão que ultrapasse 2200 kg CO2eq/m³ de bioetanol em 2020.

Tais emissões de gases tendem a diminuir com o avanço da tecnologia (MACEDO

51

et al, 2006). A Figura 19 mostra esta evolução bem como a quantidade emitida em

diferentes etapas.

Figura 19 – Emissões na produção de bioetanol de cana-de-açúcar (Fonte: MACEDO et. al, 2008)

Segundo a Unica (2007), para cada 100 toneladas de cana-de-açúcar

destinada à geração de energia, 12,6 toneladas de gás carbônico equivalente são

evitadas, levando em conta o próprio bioetanol, o bagaço e a energia elétrica

excedente fornecida a rede.

Uma das maiores vantagens da agroindústria sucroalcooleira é a enorme

variedade de produtos obtidos e atualmente o grande aproveitamento das diferentes

frações da cana-de-açúcar, que agregam valor ao processo. No entanto, seus

principais produtos são, além do etanol, o açúcar e a bioeletricidade. O Brasil

configura no cenário mundial como o maior produtor de açúcar seguido pela Índia e

pelos países da União Europeia. Na safra 2013/14 foi estimada uma produção de

40 milhões de toneladas (UNICA, 2013).

A tecnologia de co-geração de energia é uma das grandes vantagens da

utilização de cana-de-açúcar para a produção de bioetanol frente às outras matérias

primas. Dois terços de toda energia solar absorvida pela planta são convertidos em

material lignocelulósico. Dessa forma o bagaço e em alguns casos, de maneira

menos representativa, a palha, tem sido amplamente utilizado como combustível

capaz de gerar energia térmica, mecânica e elétrica. Com base nas usinas

brasileiras, afirma-se que 250 kg de bagaço são disponibilizados a partir de uma

tonelada de cana-de-açúcar, sendo capaz de produzir de 500 kg a 600 kg de vapor

(LEAL, 2007). Em geral essa quantia é suficiente para atender a demanda requerida

nos processos e em muitos casos tem-se um excedente que é então disponibilizado

para as cidades próximas às usinas. O processo de moagem da cana-de-açúcar

52

necessita em média de 16 kW de potência, que se somam a 12 kW consumidos

como energia elétrica. Dessa forma, aquelas indústrias com capacidade para gerar

mais que 28 kW são capazes de disponibilizar o excesso para a rede pública. Faz-

se importante ressaltar que a co-geração de energia permite conversões com

eficiência de até 85%, enquanto as termoelétricas, por exemplo, têm em seu nível

máximo conversões com 50% de eficiência (MME, 2010).

Dentre outros subprodutos da indústria sucroalcooleira podemos citar a

aguardente, o melaço, o bagaço, a vinhaça, torta de filtro e a levedura. Sob a

perspectiva de biorrefinaria, pode-se dizer que todas as frações da cana-de-açúcar,

assim como todos os produtos e subprodutos obtidos através do seu

processamento, possuem utilidade. A figura 20 mostra um diagrama do fluxo da

cana-de-açúcar, seus produtos e destinos de cada um deles.

Figura 20 – Fluxograma da produção de açúcar e bioetanol de cana-de-açúcar (Fonte: Elaborado com

base em Seabra, 2008)

53

Neste momento torna-se necessário obter-se uma visão clara do conceito de

biorrefinaria.

Em síntese, biorrefinaria é um termo relativamente novo que se refere ao uso de matérias-primas renováveis e de seus resíduos, de maneira integral e diversificada, para a produção, por rota química ou biotecnológica, de uma variedade de substâncias e energia, com a mínima geração de resíduos e emissões de gases poluidores. O conceito faz sentido se for empregada uma matéria-prima abundante, barata específica, como a biomassa lignocelulósica – ao contrário das distintas fontes atualmente empregadas para produção de etanol e que competem com outros usos –, como o petróleo foi um dia. O apoio do governo à indústria visa desenvolver biorrefinarias capazes de competir economicamente com as refinarias de petróleo. (MORI, 2011)

Sob este olhar das biorrefinarias, novas rotas tecnológicas para a obtenção de

etanol vêm sendo pesquisadas. É o caso do chamado etanol de segunda-geração,

ou seja, aquele obtido através de hidrólise e fermentação de material

lignocelulósico. No caso da cana-de-açúcar, busca-se por rotas ácidas e

enzimáticas viáveis capazes de separar a lignina e hemicelulose presente no

bagaço e palha, tornando a celulose exposta e disponível para a quebra em

açúcares menores.

Tal forma de obter etanol é conhecida desde o século XIX, embora tenha

ganhado um olhar mais atento e promissor na presente década, quando resultados

satisfatórios significariam um grande avanço na política energética, uma vez que

tornaria possível a obtenção de biocombustível em regiões do planeta onde as

condições geográficas e climáticas não permitem o cultivo de plantas

energeticamente favoráveis, como a cana-de-açúcar. Assim, busca-se por rotas

capazes de converter qualquer biomassa vegetal em combustível. Ainda assim, tais

pesquisas encontram-se por enquanto em escalas experimentais de produção.

A primeira etapa desse processo consiste em um pré-tratamento mecânico,

que tem como principal objetivo a quebra das estruturas celulares. Em seguida

ocorre um segundo pré-tratamento que tem como objetivo remover a lignina e

realizar a hidrólise da hemicelulose. Este pré-tratamento pode ser químico (ácido ou

básico), biológico, por explosão a vapor, térmico, por ultrassom, entre outros. A

partir daí, ocorre a hidrólise da celulose que pode ser enzimática ou ácida,

utilizando-se de ácido sulfúrico concentrado ou diluído.

54

Assim, como o etanol, o biodiesel tem a quantidade líquida de gases de efeito

estufa lançada na atmosfera menor do que a lançada pela queima do combustível

fóssil, evidentemente diferentes de acordo com a matéria-prima utilizada. Isso se

dá, como foi dito, pela incorporação de gás carbônico na respiração das plantas. A

utilização do biodiesel em substituição ao óleo diesel reduz em até 78% as

emissões de gases de queima e em 90% a emissão de fumaça (LIMA, 2004). Além

do gás carbônico, outros gases também são evitados como podemos observar na

Figura 21.

Figura 21 – Emissões de gases de efeito estufa do processo de produção de diesel no Brasil (Fonte:

CARVALHO, 2012)

Essas taxas são medidas a partir de todo o ciclo de produção dos

biocombustíveis, do preparo do solo, utilização de agrotóxicos e fertilizantes,

colheita, produção industrial, armazenamento, distribuição e a utilização como

combustível. Destaca-se que a quantidade de gás carbônico é quase a mesma para

o biodiesel de soja e o óleo diesel, alguns estudos confirmam até mesmo que a taxa

do biocombustível é maior. No entanto, outras pesquisas estão sendo realizadas e

têm mostrado que do óleo de dendê, por exemplo, se obtém um biodiesel muito

menos poluente que o obtido da soja. Essa comparação pode ser visualizada na

Figura 22, onde são apresentadas as quantidades de gás carbônico liberado em

cada etapa da cadeia produtivas dos dois biocombústíveis.

55

Figura 22 – Percentual de emissões relativo a cada etapa do ciclo de vida do biodiesel de soja e

dendê (Fonte: CARVALHO, 2012)

4.6 Programas de incentivo e fomentos à pesquisa

Diante da consciência de que o petróleo era uma fonte não renovável e que

em pouco tempo se esgotaria, os países do Oriente Médio, a partir de 1973

decidiram aumentar o preço das exportações. Isso foi possível uma vez que, além

de serem os maiores exportadores de petróleo e por tanto, poderem ditar a que

preço o petróleo seria vendido, o mundo de uma forma geral, já era nessa época

bastante dependente do petróleo como fonte energética. Assim de 1973 a 1974 o

preço do barril passou de U$2,90 chegando até a U$11,65. Simultaneamente a

esse fato, as exportações de petróleo para os Estados Unidos e Europa foram

embargadas devido ao apoio que esses países deram ao Iraque na Guerra de Yom

Kippur. Dessa forma começou-se a busca por fontes energéticas alternativas em

todo o planeta (IPEA, 2010).

Definitivamente a crise do petróleo na década de 70 (o primeiro choque em

1973 e o segundo em 1978) foi o impulso necessário para que o Brasil, até então

majoritariamente dependente de importações de petróleo para suprir as

necessidades energéticas, começasse uma busca por novas fontes de energia. A

indústria sucroalcooleira, que até então tinha como carro-chefe a produção de

açúcar, passou a enxergar o etanol como combustível automotivo, uma solução.

56

Uma das grandes estratégias para superar a crise foi a implementação do

Programa Nacional do Álcool, mais popularmente conhecido como Proálcool (MME,

2012).

O programa foi anunciado em 14 de novembro de 1975 através do decreto n°

76.593. A sua primeira etapa teve como enfoque o aumento da quantidade de

etanol anidro adicionado à gasolina, uma vez que a porcentagem de 15%

estabelecida até então já não estava mais surtindo os efeitos esperados. Foi

reconhecida também nesse período a necessidade da inserção de automóveis

movidos unicamente a álcool no mercado (DALCIN, 2012).

Com a assinatura de um protocolo entre o governo e a indústria automotiva,

em setembro de 1979, ficou estabelecido que todas as empresas colocariam no

mercado ao menos um modelo de carro movido a álcool. Dessa maneira, neste

mesmo ano foi lançado o primeiro carro movido totalmente a álcool, o Fiat 147,

iniciando uma produção em larga escala no ano de 1982. Nessa época houve muito

incentivo e controle da parte do governo para que a utilização do etanol se tornasse

muito mais atrativa e viável do que a da gasolina. Foram necessárias adaptações

nos motores, principalmente no que diz respeito aos materiais utilizados para a sua

fabricação que deveriam ser compatíveis com o alto grau de corrosão do etanol.

Esses motores também deveriam trabalhar a taxas mais elevadas de compressão.

Essa época foi marcada, não só por mudanças técnicas, mas principalmente por

mudanças sociais. Surgiram assim no mercado, um novo combustível, para um

novo motor que atendia a um novo consumidor (NETTO, 2007).

No entanto, durante a segunda metade dos anos 80, aliado a situação

econômica do Brasil e à inflação desse período, o preço do petróleo voltou a cair

drasticamente, impossibilitando o etanol de fazer frente a gasolina no mercado de

combustíveis. Nesse mesmo período, houve também aumento do preço do açúcar e

a liberação do seu comércio para o exterior, contribuindo assim para a redução da

produção do etanol e priorização da produção do açúcar. Dessa forma, a fabricação

de automóveis movidos a gasolina voltou a crescer, dando fim a fabricação de

motores movidos somente a álcool. Devido a oscilação do preço do petróleo, a

intensificação da consciência ambiental e a disponibilidade e maturidade da

57

produção de etanol, foram criados mais recentemente os motores flex-fuel capazes

de operar com quaisquer proporções de etanol ou gasolina, oferecendo maiores

possibilidades ao consumidor. No Brasil, a primeira produção comercial de tais

automóveis teve início em 2003 com o Gol 1.6 Total Flex da Volkswagen.

Faz-se importante observar que somente a partir do Proálcool o etanol

combustível deixou de ser visto como um produto inerente á agroindústria,

extrapolando a outros setores e fazendo-os trabalhar de forma integrada e

articulada. Passou a ser um conjunto de novas tecnologias e mais, passou a ser

visto como uma nova matriz energética. Os investimentos estatais realizados de

1975 a 1989 nos setores agrário e industrial foram de U$12,3 bilhões e do início do

programa até o ano 2000 foram produzidos cerca de 5,6 milhões de veículos a

álcool hidratado (KOHLHEPP, 2010).

Toda a trajetória tecnológica e de desenvolvimento tem contado com um

grande número de colaboradores ao longo de toda história, Entre o principais

atores, podem ser citados: O Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do

Bioetanol (CTBE), o Instituto Agronômico de Campinas (IAC), a Escola Superior de

Agricultura "Luiz de Queiroz" (ESALQ), a antiga Faculdade de Engenharia Química

de Lorena (Faenquil), a Rede Interuniversitária para o Desenvolvimento do Setor

Sucroenegético (Ridesa), o Centro de Tecnologia da Copersucar (CTC), as

agências de financiamento de pesquisa como a Financiadora de Estudos e Projetos

(Finep), Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp),

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), entre

outros.

Atualmente, os esforços em relação às pesquisas seguem basicamente dois

caminhos. O primeiro diz respeito ao etanol de segunda geração, obtido através de

biomassa lignocelulósica e o segundo busca na alcoolquímica uma forma de

obtenção de grande variedade de produtos, semelhante ao que acontece na

indústria do petróleo. O objetivo é fazer com que o etanol seja uma fonte de

matéria-prima para as indústrias químicas de base, fornecendo principalmente

moléculas orgânicas que hoje em dia são obtidas a partir do fracionamento do

58

petróleo. Esses estudos levam principalmente na direção da obtenção de

"polímeros verdes", reforçando assim a importância das biorrefinarias.

Durante a fase da crise do petróleo foi lançado também o Proóleo, Plano de

Produção de Óleos Vegetais para fins Energéticos, em 1975. Muito semelhante ao

Proálcool, esse plano tinha como principal objetivo viabilizar um substituto para o

óleo diesel, proveniente do petróleo, a partir de óleos vegetais, além de prever a

adição de até 30% do biodiesel no combustível fóssil, vindo a substituí-lo

integralmente a longo prazo. Em 1980, com o constante avanço das pesquisas no

setor de biodiesel, foi lançado o PRODIESEL que tinha como finalidade o teste do

prodiesel puro em motores. Foram produzidos 300 mil litros de biodiesel, no

entanto, por falta de interesse e apoio dos órgãos governamentais energéticas esse

plano foi abortado em 1984. Ainda na década de 80, o Governo Federal lançou o

Programa de Óleos Vegetais o OVEG voltado especificamente para a comprovação

técnica do uso dos óleos vegetais em motores ciclo Diesel (BNDES, 2012).

O mais recente programa a ser lançado foi o Programa Nacional de Produção

e Uso do Biodiesel em 2004. É um programa interministerial que tem como objetivo

implementar de forma sustentável, tanto técnica, como econômica, da produção e

uso do biodiesel, com enfoque na inclusão social e no desenvolvimento regional, via

geração de emprego e renda. São três suas principais diretrizes: promover a

inclusão social, a medida que prioriza a agricultura familiar; intervenções, de modo

que esse biocombustível possa estar no mercado a preços competitivos e incentivo

á obtenção a partir de diferentes matérias-primas, segundo as potencialidades

regionais (MDA, 2012).

O programa visa estabelecer o desenvolvimento tecnológico tendo como base

quatro áreas: a agricultura, a de bens de capital de processos produtivos, a de rotas

tecnológicas e a de co-produtos tendo como supervisor o ministério da Ciência e

Tecnologia (MCT). Tais setores integrados têm a função de subsidiar a formulação

de editais de fomento às atividades de pesquisa através de recursos destes fundos

setoriais. Para tanto informações e dados foram coletados junto a CNPq com

relação a editais de projetos a pesquisa voltados para o biodiesel, publicados entre

59

2004 e 2008 (MARTINS, 2008). Alguns dos editais encerrados ou em andamento do

PNPB são:

Caracterização e controle de qualidade do biodiesel

Obtenção do biodiesel via rota etílica

Utilização de co-produtos associados a cadeia produtiva do biodiesel

Microalgas como matéria-prima para a produção de biodiesel

Cultivo de plantas de ciclo curto de desenvolvimento para a produção de

matéria-prima para a obtenção de biodiesel (CNPq)

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5 CONCLUSÃO

Ao final desse trabalho foi possível concluir que o Brasil não só configura como

um dos países mais desenvolvidos em relação a utilização de matriz energética

renovável, mas também se sobrepõe aos demais pelo fato desse setor permanecer

em constante expansão. As condições climáticas e territoriais sempre foram

favoráveis à agricultura no país e como consequência a produção de

biocombustíveis através de biomassa vegetal se tornou extremamente viável

principalmente em um cenário mundial em que se busca a mitigação do uso de

combustíveis de procedência fóssil.

O etanol proveniente da cana-de-açúcar e o biodiesel produzido através da soja

são os biocombustíveis líquidos mais significantes e isso se deu ao longo dos anos

através da combinação de uma série de fatores que favoreceram tais formas de

obtenção. O atual momento brasileiro mostra que as redes de produção do etanol se

mostram muito mais estruturadas, integradas e desenvolvidas do que aquelas para a

produção de biodiesel. No entanto, apesar de apresentar um histórico mais recente a

cultura da soja e a obtenção de biodiesel através dela tem crescido de maneira

rápida e os estudos voltados para seu desenvolvimento mostram ser promissores.

Ao serem analisados alguns aspectos a respeito dos biocombustíveis conclui-se

que estes apresentam, sem dúvidas, grandes vantagens ambientais em relação aos

combustíveis de origem fóssil ao qual substituem. Porém há uma notável diferença

entre esses dois biocombustíveis. Enquanto a cana-de-açúcar é plantada para

atender majoritariamente o mercado de combustíveis, por ser, dentre as culturas

destinadas a este fim, a mais vantajosa, a soja é plantada com o objetivo de atender

o mercado alimentício. A produção de biodiesel através da soja torna-se uma

consequência do seu grande cultivo no país, mas dentre outras oleaginosas não é a

que apresenta maiores vantagens em todos os quesitos.

É possível concluir também que a questão da utilização dos biocombustíveis há

muito tempo deixou de ser puramente energética e tem alcançado âmbitos sociais,

políticos, culturais e econômicos, tendo o governo como um dos principais agentes

de intervenção.

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