Quando se trata de tecnologia alcooleira de produção de biocombustível a partir da cana-de açúcar, o Brasil é sem dúvida alguma, um pioneiro. Na era do aquecimento global, onde a emissão de gás carbônico na atmosfera, pela queima de combustíveis fósseis, deve ser suprimida gradativamente do nosso dia-a-dia, o benefício ambiental dos biocombustíveis desponta disparadamente como uma das melhores alternativas para conservação do meio ambiente e a perpetuação da vida no planeta.

Do outro lado há um mercado industrial trabalhando freneticamente para abastecer a demanda de carros modelos Flex, onde o consumidor opta pelo combustível mais apropriado ao seu bolso. O resultado é que, seja por motivos econômicos ou ambientais, a cada dia que passa, o mundo precisa de mais cana, mais álcool para mais carros. Neste cenário, o Brasil, um dos maiores produtores de etanol do planeta ao lado dos EUA, se vê obrigado a aumentar a produtividade da cana, porém, sem alterar drasticamente as áreas utilizadas para o seu plantio. Mas como fazê-lo?

Uma sugestão surge na Escola de Engenharia de Lorena (EEL) da USP, três décadas depois da participação da unidade no programa Pró-Álcool, quando buscava o desenvolvimento da tecnologia de produção industrial de etanol. Desta vez a proposta é a de aumentar a produtividade do etanol gerado a partir da cana aproveitando o seu maior resíduo industrial, o bagaço, sem promover um aumento significativo nas áreas destinadas às plantações de cana.

É o que mostra o projeto do aluno de doutorado e bolsista da Fapesp Luis Ricardo Martins de Oliveira, premiado no IV Simpósio sobre Biotecnologia em Etanol e Biodiesel (SIMBIO 2008) ocorrido em julho deste ano na cidade de Piracicaba, sob o título Aumento da hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar a glicose através do tratamento térmico por vapor e deslignificação alcalina.

Este trabalho, primeiro lugar no eixo temático de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação Industrial, propõe um processo, em escala industrial, que aproveita o bagaço de cana, geralmente descartado ou subutilizado, para produzir mais etanol.  Atualmente o bagaço que sobra após a extração do suco da cana, em geral, é queimado nas usinas para obtenção de energia ou utilizado na produção de ração animal. Com o método, proposto no projeto, 50% do bagaço da cana pode ser transformado em celulose e desse montante até 90% convertido à glicose o que aumentaria potencialmente a produtividade da cana.

A biotecnologia em ação

O que os pesquisadores do Departamento de Biotecnologia da EEL fizeram foi encontrar um meio de diminuir a recalcitrância da celulose - ou seja, suavizar a dificuldade que a celulose tem de reagir e de ser decomposta em produtos menores como a glicose. “Extraímos os açúcares presente nas fibras do bagaço e depois convertemos esses açúcares a etanol como é feito na produção convencional de etanol” explica Oliveira, autor do projeto. Ele ilustra: “o suco da cana, que contém açúcares, é extraído e sua fermentação gera o etanol. Entretanto, os açúcares presentes nas fibras do bagaço estão organizados em grandes estruturas (polissacarídeos) que as leveduras não conseguem fermentar. Para quebrar essas estruturas complexas utilizamos o vapor (tratamento térmico).” O doutorando conta que os polissacarídeos em alta temperatura se rompem formando açúcares menores que são absorvidos pelas leveduras e assim convertidos a etanol.

O tratamento térmico torna mais acessível os polissacarídeos do bagaço às leveduras. E assim a celulose, presente no bagaço da cana, pode ser convertida em glicose e essa glicose fermentada transformada em etanol, esclarece o professor Adilson Roberto Gonçalves, orientador do projeto. Ele reforça: “o tratamento térmico por vapor é o facilitador do processo”. Segundo ele, com o tratamento térmico as fibras de celulose ficam mais acessíveis às reações posteriores.

Na pesquisa, o bagaço é colocado em um reator fechado, pressurizado com vapor de água a 190-200 graus celsius e mantido assim por 7 minutos. Em seguida é aberta uma válvula de saída de forma rápida, ocorrendo a descompressão do reator e saída do material. A parte gasosa, principalmente vapor de água e alguns extrativos, é perdida e o que sobra é uma mistura de sólido (celulignina) com líquido (solução aquosa de pentoses, açúcares que vêm das hemiceluloses contidas no bagaço). Somente depois é que o material é lavado para separar celulignina das pentoses. Em seguida, a celulignina é submetida a uma etapa de extração alcalina para remover a lignina, restando somente a celulose. É dessa celulose que submetida à hidrólise enzimática, obtém-se principalmente glicose que fermentada gera etanol.

A etapa de fermentação é muito parecida com a que já existe para converter a sacarose (açúcar da cana, obtido pela prensagem da cana nas moendas) em etanol. O difícil são as etapas anteriores, especialmente porque a celulose é cristalina e romper sua estrutura sem converter para outra coisa que não seja glicose não é trivial. 

Com o processo desenvolvido na EEL, a mesma quantidade de cana poderia produzir muito mais etanol sem aumentar a demanda por áreas de plantio.  Com essa técnica, a produção pode duplicar, garante Gonçalves: “estima-se que para cada tonelada de cana, que hoje produz 80 litros de etanol, poderíamos passar a produzir de 140 a 160 litros, ou seja, dobrar a produção.” Para ele essa tecnologia inovadora vai de encontro com as perspectivas mundiais futuras para a produção de etanol. Atualmente o Brasil exporta, de 2 a 3 bilhões de litros de etanol do excedente de sua produção anual.

O pesquisador afirma que mundialmente o que deve acontecer é que vários países passem a produzir o etanol (EUA, Índia, África do Sul, China, etc.) formando um conjunto de fornecedores, que fortalecerá o mercado internacional. Mesmo assim, para alcançar a meta que os EUA propõem de redução da dependência internacional por petróleo, já na próxima década, o Brasil teria que dobrar sua produção para se inserir neste mercado.  “A obtenção do etanol celulósico será fundamental para se atingir esse objetivo”, assegura.

A EEL desenvolve pesquisas sobre biocombustíveis desde 1978. Na área da biotecnologia há grupos que estudam o aproveitamento do bagaço e outros resíduos agroindustriais para produção de etanol. Há linhas de pesquisas dedicadas a encontrar um melhor desempenho para utilização de óleo comestível usado e outros resíduos como gordura de frango e de rã como fonte de energia. Esse trabalho também é desenvolvido no grupo do professor Adilson Gonçalves, juntamente com o professor George J.M. Rocha, com objetivos não apenas tecnológicos, mas também ambientais, uma vez que óleos comestíveis jogados na rede de esgoto ou no solo causam contaminação da água. Também existem estudos para uma obtenção mais eficiente de biodiesel através da utilização de enzimas. 

(Por Simone Colombo, Assessoria de Imprensa da EEL/USP Notícias, 05/09/2008)