A utilização de biocombustíveis - combustível
produzido a partir de matéria orgânica –apresenta-se como uma possível
alternativa ao consumo de combustíveis fósseis que, por não serem renováveis, são
passíveis de esgotamento. Além disso, a utilização de biocombustíveis representa
uma menor liberação de gases ligados ao efeito estufa, principalmente pelo fato
de fixarem carbono durante seu crescimento, apresentando-se como uma
alternativa para a mitigação do aquecimento global.
O principal biocombustível utilizado
no Brasil é o etanol obtido a partir do processo de fermentação do caldo de cana-de-açúcar.
As leveduras são os micro-organismos responsáveis pelo processo de fermentação,
onde utilizam o açúcar da cana para obter energia e liberam o etanol como
produto desta reação. Nos tanques de fermentação (também conhecido como dornas)
há a adição do caldo tratado de cana-de-açúcar e leveduras. Ao final do
processo, haverá a formação do vinho, onde estarão presentes o etanol, açúcares
não fermentados, entre outros produtos. Finalmente, para a obtenção apenas do
etanol é necessário a realização da destilação, método físico de separação de
misturas homogêneas. Esse é o álcool combustível que poderá ser utilizado nos
nossos automóveis.
Apesar de o processo de geração de
etanol ser eficiente, o grande problema consiste na geração de biocombustível
suficiente para suprir as necessidades de um país. Ainda é necessário que se
aumente a área cultivada com a cultura de cana-de-açúcar no Brasil, área esta que
não é pequena – mais de 10 milhões de hectares. No entanto, o aumento da área
cultivada para produção de biocombustível pode significar uma redução na área
utilizada para alimentação. Pensando nesta problemática, desenvolveu-se etanol
de 2ª Geração, ou 2G.
O etanol 2G é obtido a partir das
sobras do processo de produção do etanol comum, ou seja, o bagaço resultante da
moagem da cana e parte da palha (folhas de cana-de-açúcar). Existem ainda
processos de obtenção de 2G que conseguem reutilizar o vinho destilado
resultante do primeiro processo.
O processo de obtenção de etanol a
partir das “sobras” é possível graças à preparação deste material. A primeira
etapa consiste no pré-tratamento, que alterará fatores estruturais e a
composição química do bagaço, além de modificar fatores da estrutura da
celulose. Com o material resultante, será realizado um processo de hidrólise
enzimática (quebra de moléculas na presença de água) que torna a celulose (um
dos açúcares presentes no material) em açúcar fermentável. A mesma levedura que
é responsável pelo processo de fermentação do caldo de cana-de-açúcar poderá
fermentar os açúcares gerados da preparação do bagaço.
Como comentei, existem outros
processos que podem ser utilizados para a obtenção do etanol 2G, como a reutilização
do vinho fermentado. Para esse processo é necessário a utilização de leveduras
geneticamente modificadas, que apresentam a capacidade de fermentar os açúcares
que as leveduras tradicionalmente utilizadas no processo não possuem.
Já avançamos muito na tecnologia de obtenção
de etanol de 2ª geração, mas ainda estamos engatinhando nessa área. A celulose,
açúcar que é solubilizado pela hidrólise enzimática, representa apenas 30% dos
açúcares presentes no bagaço; os outros 70% (hemiceluloses e pectinas) ainda saem
do processo intactos.
Quem quiser informações mais
detalhadas sobre os trabalhos realizados na área de otimização do processo de
geração de etanol de 2ª geração pode acessar:
http://revistapesquisa.fapesp.br/2012/10/11/entre-acucares-e-genes/
http://www.raizen.com.br/energia-do-futuro-tecnologia-em-energia-renovavel/etanol-de-segunda-geracao
Jaqueline Almeida
Referências:
[1] Begcy, K. et
al. (09/2012). A novel stress-induced sugarcane gene conferstolerance
to drought, salt and oxidative stress in transgenic tobacco plants. Plos One.
[2] E Souza, A.P. et al.; (09/2012).
Composition and structure of sugarcane cell walls: implications for cell wall
hydrolysis and second generation bioethanol. BioEnergy
Research.
[3] Latarullo, M.B.G.; (Sem data). O desafio do Bioetanol.
Acessado de: http://www.icb.usp.br/bmm/ext/index.php?option=com_content&view=article&catid=12%3Ageral&id=162%3Aetanol-de-segunda-geracao&lang=br
em agosto de 2015.
[4] Produção de etanol de 2ª Geração por hidrólise.
Acessado de: http://www.novacana.com/etanol/producao-por-hidrolise/
em agosto de 2015.
[5] Rosa, S.E.S; Garcia,
J.L.F.; (12/2009). O
etanol de segunda geração: limites e oportunidades. Acessado de: http://www.bndes.gov.br/SiteBNDES/export/sites/default/bndes_pt/Galerias/Arquivos/conhecimento/revista/rev3204.pdf em agosto de 2015.2G Ethanol
The use
of biofuels – fuels produced from organic matter – is a possible alternative to
the use of fossil fuels, which, because they are not renewable, may run out in
the future. Besides that, the use of biofuels corresponds to a smaller
production of gases related to the greenhouse effect, mainly because they fixate
carbon during their growth. Thus, they are an alternative for the mitigation of
global warming.
The
main biofuel used in Brazil is the ethanol obtained from the process of
fermentation of sugarcane juice. Yeasts are the microorganisms responsible for
the process of fermentation, in which they use the sugar to obtain energy and
release ethanol as a product of the chemical reaction. The yeasts and the
sugarcane juice are joined together in fermentation tanks. At the end of the
process, there is wine, where we can find the ethanol, non-fermented sugars,
among other products. Finally, in order to obtain only ethanol, we need to perform
a distillation, which is a physical method of separation of homogeneous
mixtures. That substance is the alcohol fuel that can be used in our cars.
Even
though the production of ethanol is efficient, producing enough biofuel for the
whole country is very difficult. We still need to expand the area under
cultivation of sugarcane in Brazil – an area that is not small at all: over 10
million hectares. However, an increase in the area cultivated for the
production of biofuels may mean a decrease
in the area used for food. With this concern in mind, second-generation
(2G) ethanol has been developed.
2G
ethanol is obtained from the waste of the production of regular ethanol, that
is, the bagasse that results from the grinding process of the cane and of part
of the straw (sugarcane leaves). There are also processes of 2G ethanol
production that manage to re-use the distilled wine that results from the first
process.
The
process of production of ethanol from the “waste” is possible thanks to the
preparation of this material. The first step consists in the pre-treatment,
which alters structural factors and the chemical composition of the bagasse,
and also changes factors of the structure of cellulose. With the resulting
material, a process called enzymatic hydrolysis happens – breaking of molecules
in the presence of water –, which transforms the cellulose – one of the sugars
present in the material – into fermentable sugar. The same yeast responsible
for the fermentation process of sugarcane juice can ferment the sugars
generated in the preparation of the bagasse.
As I
have mentioned, there are other processes that can produce 2G ethanol, such as
the re-utilization of fermented wine. This process requires genetically
modified yeasts, since they are able to ferment sugars – an ability that yeasts
traditionally used do not have.
We
have already developed very much the technology for production of 2G ethanol,
but we are still taking baby steps in this field. Cellulose, a sugar that is
solubilized by the enzymatic hydrolysis, only represents 30% of the sugars
present in the residue; the other 70% – hemicelluloses and pectins – still stay
intact during the whole process..
If you want more detailed
information about the optimization of the production process of 2G ethanol (in
Portuguese), you can click these links:
http://revistapesquisa.fapesp.br/2012/10/11/entre-acucares-e-genes/ http://www.raizen.com.br/energia-do-futuro-tecnologia-em-energia-renovavel/etanol-de-segunda-geracao
Translated by Thomaz Offrede
References
[1] Begcy, K. et al. (09/2012). A novel stress-induced sugarcane gene
conferstolerance to drought, salt and oxidative stress in transgenic tobacco
plants. Plos One.
[2] E Souza, A.P. et
al.; (09/2012). Composition and structure of sugarcane cell walls: implications
for cell wall hydrolysis and second generation bioethanol. BioEnergy
Research.
[3] Latarullo, M.B.G.; (Sem data). O desafio do Bioetanol.
Acessado de: http://www.icb.usp.br/bmm/ext/index.php?option=com_content&view=article&catid=12%3Ageral&id=162%3Aetanol-de-segunda-geracao&lang=br
em agosto de 2015.
[4] Produção de etanol de 2ª Geração por hidrólise.
Acessado de: http://www.novacana.com/etanol/producao-por-hidrolise/
em agosto de 2015.
[5] Rosa, S.E.S; Garcia, J.L.F.; (12/2009). O etanol de
segunda geração: limites e oportunidades. Acessado de: http://www.bndes.gov.br/SiteBNDES/export/sites/default/bndes_pt/Galerias/Arquivos/conhecimento/revista/rev3204.pdf em agosto de 2015.
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