Com resultados positivos, estudos sobre cana-óleo avançam. Departamento de Energia dos Estados Unidos financiou nova pesquisa para produção da nova cana
A cana-de-açúcar é valiosa para a produção de açúcar, etanol e eletricidade, e o aproveitamento total da planta é benéfico não só para as usinas como também para o meio ambiente. Mas, e se uma modificação genética resultasse em uma variação que pode produzir biodiesel? É isso que a equipe do projeto norte-americano Rogue (sigla para Óleo Renovável Gerado com Cana-energia Ultraprodutora, em tradução livre) está se dedicando a criar: a cana-óleo.
Os primeiros estudos com a cana-óleo duraram cinco anos (entre 2012 e 2017) e conseguiram resultados que apontam para uma mudança na forma de olhar a cana-de-açúcar. O dinheiro que manteve o projeto durante este tempo veio da Agência de Projetos Avançados de Pesquisa - Energia (ARPA-E) do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE).
Em 2012, a equipe de pesquisadores se lançou no desfio de produzir, por meio de cruzamentos genéticos, uma variação da cana-de-açúcar que acumulasse óleo, fosse menos suscetível a temperaturas baixas e tivesse maior eficiência fotossintética.
O aumento da eficiência fotossintética da cana-de-açúcar pode garantir que a produção do óleo não diminua o rendimento da cultura e nem reduza as defesas da planta em geral. Já o aumento da sua tolerância ao frio expande a possibilidade de áreas de plantação e amplia o tempo do cultivo.
As três características foram alcançadas. O resultado mais importante foi a obtenção de 8% de acúmulo de óleo no caule, que, de acordo com testes e estimativas, já é 4,5 vezes mais rentável do que o grão de soja na produção de biodiesel e, ainda, duas vezes mais rentável do que o milho na produção de etanol.
Com estes dados em mãos, em fevereiro de 2018, o DOE concedeu mais US$ 10,6 milhões para a Universidade de Illinois, berço do Rogue, incentivando a continuidade dos estudos na área para alcançar novos resultados – e planejar uma aplicação.
O NovaCana apresenta a seguir mais informações sobre os estudos com a planta, os planos do Rogue e a viabilidade de produção da cana-óleo.
A cana-de-açúcar é valiosa para a produção de açúcar, etanol e eletricidade, e o aproveitamento total da planta é benéfico não só para as usinas como também para o meio ambiente. Mas, e se uma modificação genética resultasse em uma variação que pode produzir biodiesel? É isso que a equipe do projeto norte-americano Rogue (sigla para Óleo Renovável Gerado com Cana-energia Ultraprodutora, em tradução livre) está se dedicando a criar: a cana-óleo.
Os primeiros estudos com a cana-óleo duraram cinco anos (conduzidos entre 2012 e a 2017) e conseguiram resultados que apontam para uma mudança na forma de olhar a cana-de-açúcar. O trabalho foi uma parceria entre a Universidade de Illinois com as Universidades de Nebraska e da Flórida, e com o Laboratório Nacional de Brookhaven. O dinheiro veio da Agência de Projetos Avançados de Pesquisa - Energia (ARPA-E), do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE).
O interesse inicial no desenvolvimento da cana-óleo veio a partir da experiência brasileira, por causa da nossa área de plantação de cana-de-açúcar em grande escala e da maturidade da nossa infraestrutura de produção. O relatório do primeiro estudo ainda afirma que um grupo está trabalhando para testar em campo a cana-óleo de Illinois no Brasil.
A motivação norte-americana para a pesquisa foi a expectativa de que os lipídios vegetais da cana podem alcançar escala suficiente para substituírem os combustíveis fósseis. Liderada pelo professor Stephen Long, da Universidade de Illinois, a equipe buscava produzir, por meio de cruzamentos genéticos, uma variação da cana-de-açúcar que acumulasse óleo, fosse menos suscetível a temperaturas baixas e tivesse maior eficiência fotossintética.
Nos cinco anos de estudo, foram feitas pesquisas e testes de campo na Flórida, a fim de verificar a eficiência da produção em larga escala dessa nova variedade. O projeto conseguiu atingir os três traços desejados, porém, por ora, isso foi possível apenas em variedades separadas.
Ainda assim, o principal resultado do primeiro estudo foi a obtenção de 8% de acúmulo de óleo no caule, que, de acordo com testes e estimativas, já é 4,5 vezes mais rentável do que o grão de soja na produção de biodiesel e duas vezes mais rentável do que o milho na produção de etanol, mesmo com a diminuição na concentração de açúcar.
Projeto Rogue
Com estes dados em mãos, em fevereiro de 2018, o DOE concedeu mais US$ 10,6 milhões para a Universidade de Illinois, berço do Rogue, incentivando a continuidade dos estudos na área para alcançar novos resultados. “Com essa quantia, será possível investir em equipamentos, materiais de consumo, pesquisadores e publicidade, que serão uma ajuda na pesquisa e um benefício para a universidade”, afirma a professora Li-Qing Chen.
Nesta nova etapa, a equipe do Rogue tem foco no aumento da produção e no maior acúmulo de óleo. O projeto também patenteou tecnologias para extração deste óleo da cana.
Simultaneamente, o aumento da eficiência fotossintética da cana-de-açúcar pode garantir que a produção do óleo não diminua o rendimento da cultura e nem reduza as defesas da planta em geral. Já o aumento da sua tolerância ao frio expande a possibilidade de áreas de plantação e amplia o tempo do cultivo.
Ao reunir os três traços – concentração de óleo, eficiência fotossintética e resistência ao frio – em uma mesma planta por meio da reprodução tradicional, os pesquisadores apostam que será possível cultivar uma nova matéria-prima para o biodiesel com maior alcance nos Estados Unidos – chegando até o norte do Arkansas. Os cinco anos de pesquisa mostram um potencial para produzir até 13 vezes mais óleo por hectare do que a soja. O resultado é menos terra dedicada ao cultivo de bioenergia, deixando mais espaço para a produção de alimentos.
“Ao melhorar esses processos, nós podemos fortalecer essas culturas para criar uma nova fonte de bioenergia que é mais eficiente, produtiva e sustentável”, explica Donald Ort, vice-diretor do Rogue.
O caminho para alcançar os resultados esperados pela equipe é a biologia sintética, que aplica princípios de engenharia para otimizar e acelerar o desenvolvimento de sistemas biológicos.
O diretor do Rogue, Stephen Long, ainda afirma: “Nossas tecnologias de cultivo poderiam prosperar em 95 milhões de hectares, transformando áreas marginais subutilizadas ou inutilizadas em fontes de bio-óleo. Além disso, temos infraestrutura para cultivar, colher e processar imediatamente este óleo usando as usinas de cana-de-açúcar que já estão em funcionamento. Assim, os óleos podem ser transformados em biocombustíveis com as tecnologias existentes e vendidos nos mercados já estabelecidos”.
Rendimento e alta produção
De acordo com a modelagem metabólica, os pesquisadores constataram que a cana-de-açúcar que possui 20% de concentração de lipídios é a que mais compensa – tanto na produção em si quanto na rentabilidade, além de facilitar a extração do óleo. Assim, essa é a atual meta do estudo, que já atingiu os 8%. Neste cenário, todo o açúcar da planta seria substituído pela concentração de lipídios.
Conforme a concentração de lipídio na cana-de-açúcar cresce de 2% para 20%, o custo de produção do biodiesel passa de US$ 0,89/l para US$ 0,59/l. Por sua vez, quando obtido dos grãos de soja, o biodiesel custa US$ 1,08/l para a usina. Já o custo da produção de etanol com essa mesma planta fica entre US$ 0,40/l e US$ 0,46/l. Os números são dos pesquisadores e levam em consideração a produção nos EUA.
Além disso, graças à sua alta produtividade, a cana-óleo com 20% de concentração de lipídio pode produzir 6,7 mil litros de biodiesel para cada hectare plantado, enquanto a soja produz aproximadamente 500 litros de biodiesel para a mesma área – 13,4 vezes a menos. Com tamanho rendimento, seriam necessários apenas 760 mil hectares de plantação para suprir a atual demanda de biodiesel dos Estados Unidos (5,1 bilhões de litros).
Próximos passos
Para garantir a eficácia das novas culturas, a ideia é que sejam feitas novas análises técnico-econômicas e testes de campo na Flórida e no Mississipi durante todo o processo. Simultaneamente, a equipe do projeto continuará aperfeiçoando seu método de separar o óleo da biomassa e suas tecnologias de processamento.
A cana-de-açúcar foi escolhida pelos pesquisadores norte-americanos por ser ideal para a produção de um novo biocombustível não só pela sua alta produção de etanol, que tem um custo competitivo com a gasolina, mas também por ser uma das culturas mais fotossinteticamente produtivas do mundo.
Entretanto, o fato dela ser uma planta tropical, que não cresce comercialmente nos Estados Unidos fora das áreas do sul da Flórida, do Texas e da Louisiana, seria um empecilho. Mas a hibridização é uma oportunidade de combinar os resultados promissores dos estudos anteriores para criar culturas melhoradas, resistentes ao frio e mais produtivas.
Estes resultados e projeções servem de incentivo para a equipe, conforme conclui o professor Stephen Long: “Se formos bem-sucedidos neste projeto, o biodiesel será muito mais acessível para todo o país”.
Rafaella Coury – NovaCana
