Estudos revelam previsões sobre a participação do etanol na agricultura e na
matriz de combustíveis
MARCOS DE OLIVEIRA | Edição 192 - Fevereiro de 2012
© TIAGO CIRILLO, FONTE: ICONE
O futuro da produção de etanol parece ser mais promissor que todas as
previsões feitas até aqui. Segundo um estudo de pesquisadores da Universidade de
São Paulo (USP), será possível suprir em 20 anos toda a frota de automóveis do
mundo com o etanol e a eletricidade produzidos nas usinas de cana-de-açúcar.
“Isso pode ser feito utilizando-se o etanol e a eletricidade de forma mais
eficiente com veículos mais econômicos”, diz Sergio Pacca, professor da Escola
de Artes, Ciências e Humanidades da USP Leste, na capital paulista, responsável
pelo estudo junto com o professor José Roberto Moreira, do Instituto de
Eletrônica e Energia, da mesma universidade, ambos autores do artigo “A
biorefinery for mobility?”, publicado em outubro de 2011 na revista
Environmental Science & Technology.
O resultado a que chegaram se baseou nas frotas de automóveis do Brasil e dos
Estados Unidos. Para que a cana forneça tanto o etanol como a eletricidade, eles
calcularam que o ideal seria existir em 2030 uma proporção de 33% de carros
elétricos e 67% de híbridos, automóveis com motores a etanol supereficientes,
que façam 15 quilômetros com um litro de álcool, e motores elétricos alimentados
pela energia gerada pelo motor a etanol e na frenagem do veículo, semelhante ao
Prius, da Toyota.
Eles partiram do fato de que cada carro norte-americano roda
20 mil quilômetros por ano e cada carro brasileiro, 12 mil. Assim, seria
suficiente um hectare de cana para 9,2 veículos nos Estados Unidos e a mesma
área para 11,6 veículos no Brasil, desde que mantida a mesma proporção de tipos
de carros.
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Como alternativa, todos os carros dos dois países poderiam ser do tipo
híbrido
plug in, com baterias para serem recarregadas em uma tomada e um
motor a etanol que entra em ação quando as baterias se descarregam, como o Volt,
da GM. O estudo leva em conta a tecnologia atual de produção que poderia ser
utilizada por todas as usinas para aumentar a geração de bioeletricidade. Eles
também preveem o uso de 50% da palha deixada hoje no campo para a produção de
energia elétrica. Assim, acreditam que seria possível atingir 90 litros de
etanol por tonelada de cana (l/TC), hoje a média é de 83 l/TC, e utilizar apenas
4% da área cultivada do planeta. O cenário dos pesquisadores da USP é feito sem
a perspectiva da segunda geração do biocombustível, que está em desenvolvimento,
quando, além do caldo da cana utilizado hoje, se pretende usar o bagaço e a
palha para fazer etanol.
A conta que fazem para o setor produtivo de etanol no Brasil em 2030, mantida
a proporção de 33% de carros elétricos (cerca de 12 milhões de veículos) e 67%
de híbridos (20 milhões), prevê o uso de 2 milhões de hectares de cana para
fabricar álcool, ante os 8 milhões atuais (metade usada para produzir etanol e a
outra para fazer açúcar), com a produção de 16,3 bilhões de litros, cerca de 8
bilhões a menos que a produção da safra 2010/2011, de 25 bilhões de litros. A
área plantada de cana diminui porque crescerá a eficiência na produção e os
carros dependentes do etanol serão mais eficientes. Dentro do cenário que
descrevem, seriam produzidos 23 terawatt-hora (TWh) por ano com a queima do
bagaço e da palha apenas para impulsionar os carros elétricos do país. O
excedente de energia elétrica, hoje comercializado, deixaria de existir.
Propostas eficientes
Pacca acredita que para esse cenário
dar certo seriam necessários planos de políticas públicas com incentivos fiscais
a quem comprar carros híbridos, elétricos ou
plug inhíbridos, além de
penalizar com taxas os veículos que consomem muita energia. “São políticas para
beneficiar os carros mais eficientes.” Na conta de Pacca e Moreira, seriam
necessários 66 milhões de hectares de terra com cana em todo o mundo (em 2010
foram 23,8 milhões) para suprir toda a frota de veículos com etanol e
eletricidade.
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“Os cálculos são sólidos, mas para que esse cenário possa ser realizado
será necessário também melhorar a produtividade do etanol por hectare combinado
com a segunda geração e novas variedades de cana, além de aumentar o número de
veículos eficientes”, analisa o professor Lee Lynd, da Thayer School of
Engineering, da Dartmouth College, dos Estados Unidos, e coordenador executivo
do Global Sustainable Bioenergy (GSB), uma articulacão internacional de
pesquisadores em bioenergia.
Menos otimistas em relação à bioeletricidade estão os pesquisadores do
Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) de Campinas
(SP). Em colaboração com a Faculdade de Engenharia Química da Universidade
Estadual de Campinas (Unicamp), eles elaboraram o artigo “Second generation
ethanol in Brazil: can it compete with electricity production?”, publicado na
revista científica
Bioresource Technology em outubro de 2011. Eles
analisam a influên-
cia da segunda geração na produção de etanol. São três
projeções que incluem o uso da energia elétrica gerada na usina e as futuras
tecnologias de hidrólise da celulose e da hemicelulose, componentes do bagaço.
“Desenvolvemos simulações computacionais para acompanhar as diferentes rotas de
aproveitamento da produção. Fizemos planilhas que calculam os riscos e valores
mais prováveis de acontecer ou não”, explica Antonio Bonomi, diretor de
avaliação tecnológica do CTBE.
© TIAGO CIRILLO, FONTE: SERGIO PACCA / USP
Um dos cenários propostos pelos pesquisadores como modelo de
biorrefinaria atual baseado na cana está a otimização da primeira geração, a que
se faz hoje sem o uso do bagaço para produzir álcool. “A primeira atitude seria
o aproveitamento de 50% da palha. Hoje ficam no campo quase 100% de folhas
durante a colheita. Há algum tempo queimavam-se todas antes dessa etapa. Agora
começa a sobrar palha no campo. Aí forma-se um colchão, o que dificulta a
máquina [colheitadeira] a entrar no canavial. Estima-se que seja possível levar
embora pelo menos 50%. Parte da palha precisa ficar no campo para proteger o
solo da erosão, manter a umidade e reciclar nutrientes”, explica Bonomi.
Além do uso da palha, ele prevê um aumento da produção de eletricidade com a
utilização de caldeiras de alta eficiência, com pressão de 90 bar, em vez das
atuais de 22 bar. Isso reverteria em maior produção de energia elétrica tanto
para manter a própria usina como para vender o excedente para a rede. A geração
seria de 185 quilowatts-hora por tonelada de cana (kWh/TC) se todas as usinas
trocassem as caldeiras e usassem 50% da palha. Um aumento de 620% sobre os 30
kWh/TC atuais. Em 2010 foram produzidos no Brasil 8.774 gigawatts-hora (GWh) com
cana, segundo a União da Indústria de Cana-de-Açúcar (Unica), o que representou
2% dos 509 TWh do consumo total de eletricidade no país. Com a otimização da
primeira geração, os pesquisadores preveem uma produção de 89,3 litros por
tonelada de cana (l/TC).
Em um segundo cenário os pesquisadores incorporam a segunda geração. É a
hidrólise da celulose, que representa de 40% a 60% do bagaço, material composto
ainda por hemicelulose, de 20% a 40%, e lignina, de 10% a 25%. Esse
procedimento, que também utiliza parte da palha da cana, fará aumentar a
produção para 110,7 l/TC. Porém a produção de energia elétrica cai para 92,8
kWh/TC, a metade do primeiro cenário. O biocombustível é mais rentável nesse
caso que a eletricidade, embora nesse cenário o empreendimento tenha menor taxa
de retorno financeiro porque o investimento cresce com a adoção da segunda
geração. “Em um estudo feito pelo nosso grupo, calculamos que os rendimentos da
produção da segunda geração é cerca de cinco vezes maior que o rendimento da
eletricidade da cogeração”, diz Lynd.
© TIAGO CIRILLO, FONTE: ICONE
A estimativa do CTBE para o investimento da unidade de produção de etanol
de primeira e segunda geração é de US$ 329 milhões. No primeiro cenário, com
apenas a otimização da primeira geração, o investimento é de US$ 222 milhões.
“Ele pesa muito, mais que o custo de produção, e deixa a taxa de retorno menor
com a segunda geração em relação à primeira otimizada.”
Uma das saídas para melhorar o retorno do usineiro e o negócio se tornar mais
atraente é a adoção da fermentação das pentoses, um tipo de açúcar produzido a
partir da hemicelulose que pode também ser transformado em álcool. Mas essa
ainda não é uma tecnologia comercial. “Quando for possível utilizar a
hemicelulose e outras tecnologias avançadas de hidrólise, a produção de etanol
cresceria para 131,5 l/TC e o peso do investimento se tornaria menor com a venda
de mais etanol e o custo diminuiria para o usineiro, que teria uma taxa de
retorno maior”, diz Bonomi. Com o uso da hemicelulose, a eletricidade gerada
pelas biorrefinarias diminuiria, caindo de 185,8 kWh/TC para 72,7 kWh/TC. “No
Brasil, os usineiros nunca deixarão de usar parte do bagaço e da palha para
gerar energia elétrica para uso próprio nas usinas. Essa é a grande vantagem
brasileira.”, diz Bonomi.
Uso da terra
Mas no exterior questiona-se o fato de o
Brasil ser forte na agricultura voltada à alimentação e substituir terra boa da
produção de alimentos para plantio de cana. Um problema inexistente, segundo
estudo do grupo liderado pelo economista André Nassar, do Instituto de Estudos
do Comércio e Negociações Internacionais (Icone), financiado pela FAPESP dentro
do Programa Pesquisa em Bioenergia (Bioen). Em 2022, no cenário traçado pelo
instituto, a área de lavoura de cana deve ocupar de 10, 5 milhões de hectares
ante 8,1 milhões de hectares em 2009.
O crescimento de 30% no canavial deve se dar na Região Sudeste,
principalmente em áreas de pastagem de criação de gado bovino, e na Região
Centro-Oeste, onde deve substituir áreas tradicionais de plantio de grãos e de
pastos. “Hoje os pecuaristas produzem mais carne por hectare.
Em 1996 foram
produzidos 6 milhões de toneladas de carne, em 184 milhões de hectares. Dez anos
depois, a produção somou 9 milhões de toneladas de carne em 183 milhões de
hectares. O rebanho, no período, saltou de 158 milhões para 206 milhões”,
explica a pesquisadora Leila Harfuch, do Icone. “As pastagens entre 2009 e 2022
devem cair cerca de 5 milhões de hectares, acomodando parte da expansão de grãos
e cana.”
O Projeto
Simulating land use and agriculture expansion in Brazil: food, energy,
agro-industrial and environmental impacts –
n°
2008/56156-0
Modalidade
Projeto Temático
Coordenador
André Nassar – Icone
Investimento
R$ 67.886,54 (FAPESP)
A conclusão, baseada em um modelo criado pelo instituto para oferta e demanda
de produtos agrícolas e uso da terra no país, chamado Brazilian Land Use Model,
indica que o avanço nas áreas nativas não vai ocorrer por motivos de produção de
biocombustíveis, mas por alimento. “A área onde há mais competição por terra e a
remuneração é melhor para o agricultor é o cerrado, o que pode causar impacto
nas matas nativas. Mas a intensificação da agropecuária no futuro deve levar a
uma demanda menor por área nova em relação ao passado.”
Em relação à produção de etanol, o modelo mostra uma evolução de 29 bilhões
de litros, em 2009, para 53,8 bilhões, em 2022, sem levar em conta a segunda
geração. “Nós pressupomos que as exportações para os Estados Unidos devem
alcançar 9 bilhões de litros por ano em 2022.” A pesquisa foi realizada antes do
anúncio do fim da taxação à importação daquele país anunciada em dezembro.
“Calculamos esse cenário de 9 bilhões porque os norte-americanos terão que
diminuir o consumo de combustíveis fósseis e consequentemente reduzir os gases
do efeito estufa emitidos, e o etanol de cana-de-açúcar brasileiro e o de milho,
este produzido por eles, devem cumprir parte dessa missão”, diz Leila.
“Projeções para o potencial da energia da biomassa devem ser muito
cautelosos, principalmente em um mundo motivado para a energia sustentável e o
desenvolvimento da economia rural que os biocombustíveis podem oferecer, se
implementados com cuidado”, completa Lynd.
Artigos científicos
1. Pacca, S.; Moreira, J.R.. A
biorefinery for mobility?
Environmental Science &
Technology. v. 45 (22), p. 9.498-505.
on-line em 3 de outubro
de 2011.
2. Dias, M.O.S.; Bonomi, A.
et al. Second generation
ethanol in Brazil: Can it compete with electricity production?
Bioresource Technology. v. 102, n. 14, p. 8.964-71. out.
2011.
