Potencial da palha de cana-de-açúcar para produção de etanol

Abstract

Recebido em 26/4/11; aceito em 11/11/11; publicado na web em 13/1/12 POTENTIAL OF SUGARCANE STRAW FOR ETHANOL PRODUCTION. Sugarcane straw biomass accounts for 1/3 of the energy potential of sugarcane and represents a rich source of sugars. Studies have been intensified for the use of this biomass along with bagasse for the production of cellulosic ethanol. Development of this technological path will allow for taking full advantage of sugarcane, increasing ethanol production without expanding the area cultivated. However, in order for this technology to be viable certain challenges must be overcome, including establishment of appropriate conditions of pretreatment and hydrolysis of these materials for release of fermentable sugars.Keywords: sugarcane straw; lignocelullosic biomass; ethanol. INTRODUÇÃOA iminente escassez das reservas de petróleo, principal fonte energética mundial, juntamente com as preocupações da sociedade com a preservação ambiental, são os principais motivos que levaram os governos a buscarem estratégias para uma maior produção e maior consumo de combustíveis que sejam renováveis e sustentáveis. 1,2 Um dos principais objetivos do uso dos biocombustíveis é a substituição de combustíveis fósseis, permitindo a diminuição da dependência por recursos não renováveis e a redução das emissões de gases de efeito estufa. A queima de combustíveis fósseis representa aproximadamente 82% das emissões dos gases causadores do efeito estufa. 3 Portanto, seja pela questão ambiental global, seja pela importância em reduzir a dependência externa de energia, o etanol de cana-de-açúcar, que já apresenta indicadores ambientais muito positivos quando comparado a outras opções, representa uma alternativa viável na substituição de combustíveis fósseis. 4 O etanol obtido do caldo de cana-de-açúcar (etanol de primeira geração) é, até o momento, o único combustível com capacidade de atender à crescente demanda mundial por energia renovável de baixo custo e de baixo poder poluente. Deve-se considerar que as emissões gasosas com a queima do etanol são da ordem de 60% menores se comparadas às emissões da queima da gasolina, sendo ainda que o do CO 2 emitido é reabsorvido pela própria cana. 5 Atualmente, o etanol é produzido praticamente a partir de matérias-primas sacarinas ou amiláceas, cana-de-açúcar e milho, respectivamente. Entretanto, há um grande esforço da comunidade científica para o desenvolvimento de novos processos economicamente viáveis para o aproveitamento da componente lignocelulósica da biomassa, caso dos resíduos agrícolas (palha e bagaço de cana-de--açúcar, palha de trigo e resíduos de milho) e resíduos florestais (pó e restos de madeira), assim como o capim elefante para produção de etanol combustível (etanol de segunda geração). 6,7 O mais abundante recurso biológico renovável da terra é a biomassa lignocelulósica. 8 Estima-se que somente os EUA têm potencial para produzir mais de 1,3 bilhões de toneladas (base seca) de biomassa por ano. 9 Segundo Zhang, 10 um bilhão de toneladas de biomassa seca produz e...

Otimização do pré-tratamento hidrotérmico da palha de cana-de-açúcar visando à produção de etanol celulósico

“…15 Os valores de hemicelulose (31,10%) são superiores aos encontrados para o bagaço de cana (24%); madeira (25%); palha de arroz (26,4%); palha de cevada (27%) e palha de sorgo (26,04%). 1,16 No caso da lignina (19,01%) foi inferior aos encontrados no bagaço por Samaniego 17 (22,82%) e Pitarelo 15 (40,7%) e ligeiramente superior aos encontrados por Carvalho 13 (16,2%).…”

“…1 Entre essas fontes alternativas, a palha de cana-de-açúcar se destaca como fonte energética. A palha apresenta grande potencial para geração de calor, eletricidade e para produção de etanol celulósico.…”

“…E para cada tonelada de cana processada são gerados cerca de 140 kg de palha e 140 kg de bagaço em base seca, ou seja, 12 toneladas de palha e 12 toneladas de bagaço por hectare. 1 Considerando a conversão de toda a celulose contida no bagaço e na palha em etanol, o aproveitamento integral da cana-de-açúcar (colmo, palha e bagaço) poderá aumentar significativamente a produção de etanol por hectare, passando dos atuais 7.000 litros para aproximadamente 14.000 litros sem necessidade de expansão da área cultivada, além de ser possível diminuir os custos de produção. 1 Em termos energéticos, o bagaço e a palha representam aproximadamente dois terços da energia potencial da cana-de-açúcar.…”

“…1 Considerando a conversão de toda a celulose contida no bagaço e na palha em etanol, o aproveitamento integral da cana-de-açúcar (colmo, palha e bagaço) poderá aumentar significativamente a produção de etanol por hectare, passando dos atuais 7.000 litros para aproximadamente 14.000 litros sem necessidade de expansão da área cultivada, além de ser possível diminuir os custos de produção. 1 Em termos energéticos, o bagaço e a palha representam aproximadamente dois terços da energia potencial da cana-de-açúcar. [3][4][5] A tecnologia de conversão da biomassa lignocelulósica em açúcares fermentáveis para a produção de etanol celulósico vem sendo considerada como uma alternativa promissora para aumentar a produção necessária para atender à demanda mundial de etanol.…”

“…O processo envolve quatro etapas: (i) pré-tratamento, para romper a estrutura cristalina da celulose (ii) hidrólise enzimática, para hidrolisar os polissacarídeos em açúcares fermentescíveis; (iii) fermentação, para converter os açúcares em etanol e a (iv) destilação, que visa a separação de componentes de uma mistura, de acordo com a volatilidade relativa dos componentes. 6 Efetivamente, devido à natureza recalcitrante da biomassa, a hidrólise enzimática é muito lenta e é difícil atingir elevados rendimentos em açúcar se a biomassa não for previamente pré-tratada. O pré-tratamento é provavelmente a etapa mais crucial, uma vez que tem forte impacto em todas as outras etapas do processo, por exemplo, na hidrólise enzimática e na fermentação, em termos de digestibilidade da celulose e toxicidade da fermentação.…”