Processos de produção de etanol de segunda geração

Abstract

A produção de álcool combustível no Brasil, em quantidades comerciais, tem início em meados da década de setenta, com o lançamento do Plano Nacional do Álcool. O país contava, àquela época, com cerca de uma centena de usinas produtoras de açúcar, que também produziam álcool, em pequena quantidade. As unidades novas tinham capacidade instalada de produção padrão que ficava entre 120.000 L/dia e 180.000 L/dia. Atualmente, a matéria-prima utilizada para produção de etanol é a sacarose da cana-de-açúcar contida no mosto, sendo composto por um caldo de cana já tratado, com concentração pré-definida para que se tenha bom desempenho no processo fermentativo denominado etanol de 1ª geração. Basicamente, existem dois processos industriais de fermentação, sendo eles: a fermentação por batelada e a fermentação contínua. Muitas pesquisas vêm sendo realizadas para viabilizar o uso de material lignocelulósico hidrolisado como matéria-prima, com o objetivo de baixar os custos e aumentar a produção de etanol com menor área plantada. Considerando a grande disponibilidade deste tipo de matéria-prima no Brasil, qualquer material celulósico pode ser usado para hidrólise, desde que tenha disponibilidade e seja de baixo custo. Uma das opções atraentes no Brasil é o uso do bagaço de cana, visto que o bagaço já está dentro da usina, ou seja, tem-se apenas o incremento de custo de implantação devido aos novos equipamentos necessários para a produção de etanol denominado etanol de 2ª geração, dividindo em duas classes principais: plataformas bioquímicas e termoquímicas.

A Plataforma Bioquímica constitui-se das tecnologias que realizam a conversão da biomassa (hemicelulose e celulose) em açúcares, pentoses e hexoses, através de processos químicos e enzimáticos, que possibilitam a realização da fermentação de modo similar ao do processo de 1ª geração, obtendo-se biocombustível, sendo o foco deste trabalho o etanol. A Plataforma Termoquímica constitui-se das tecnologias que utilizam a energia térmica para realizar a obtenção de gás de síntese, o qual pode ser catalisado para energia elétrica, metanol, diesel, entre outros produtos.

The production of fuel ethanol in Brazil, on a commercial scale, began in the mid-1970s with the launch of the National Alcohol Program (Proálcool). At that time, the country had approximately one hundred sugar-producing mills, which also produced ethanol in small quantities. The new units had a standard installed production capacity ranging between 120,000 L/day and 180,000 L/day. Currently, the raw material used for ethanol production is sucrose from sugarcane contained in the must, which consists of treated sugarcane juice with a predefined concentration to ensure good performance in the fermentative process known as first-generation ethanol. Basically, there are two industrial fermentation processes: batch fermentation and continuous fermentation.

Many studies have been conducted to enable the use of hydrolyzed lignocellulosic material as a raw material, with the objective of reducing costs and increasing ethanol production using a smaller cultivated area. Considering the large availability of this type of raw material in Brazil, any cellulosic material can be used for hydrolysis, provided that it is readily available and low-cost. One of the most attractive options in Brazil is the use of sugarcane bagasse, since the bagasse is already present within the mill; thus, only an increase in implementation costs is required due to the need for new equipment for the production of ethanol known as second-generation ethanol. This production is divided into two main classes: biochemical and thermochemical platforms. The biochemical platform consists of technologies that convert biomass (hemicellulose and cellulose) into sugars, pentoses, and hexoses through chemical and enzymatic processes, which allow fermentation to be carried out in a manner similar to the first-generation process, resulting in biofuel production, with ethanol being the focus of this work. The thermochemical platform consists of technologies that use thermal energy to obtain synthesis gas, which can be catalytically converted into electrical energy, methanol, diesel, among other products.