Para garantir o payback e a remuneração do capital, é necessário considerar as mudanças que devem acontecer no mercado na construção do plano estratégico de negóciosPor Décio Gazzoni
Há uns 30 anos, havia um biocombustível e uma matéria prima: bioetanol e cana-de-açúcar. Então os americanos resolveram produzir bioetanol de milho e os europeus de beterraba. Depois de trigo e cevada. Na sequência veio o biodiesel de óleos vegetais, seguido pelo uso de gorduras animais. Mais recentemente a pauta mudou para bioetanol celulósico, biobutanol, diesel vegetal, biogasolina, bioquerosene e por aí afora. Que bom que assim seja, mostra o dinamismo do setor, a aceitação pelo mercado, as oportunidades que se multiplicam.
No entanto, há uma ameaça embutida:
Por Décio Gazzoni
Há uns 30 anos, havia um biocombustível e uma matéria prima: bioetanol e cana-de-açúcar. Então os americanos resolveram produzir bioetanol de milho e os europeus de beterraba. Depois de trigo e cevada. Na sequência veio o biodiesel de óleos vegetais, seguido pelo uso de gorduras animais. Mais recentemente a pauta mudou para bioetanol celulósico, biobutanol, diesel vegetal, biogasolina, bioquerosene e por aí afora. Que bom que assim seja, mostra o dinamismo do setor, a aceitação pelo mercado, as oportunidades que se multiplicam.
No entanto, há uma ameaça embutida: é preciso acompanhar pari passu a evolução tecnológica, dos mercados e das políticas públicas, para não ser jogado para o acostamento do mercado.
A confluência de desenvolvimentos em agronomia, biotecnologia, nanotecnologia, química, captura de carbono, técnicas de armazenamento de energia e métodos inovadores de bioconversão torna possível conceituar a quarta geração de biocombustíveis, embora a realidade de mercado ainda seja a primeira. Ocorre que os passos pioneiros para delinear o futuro do setor já estão visíveis. E isto vale tanto para a matéria-prima (aumento de produtividade, uso de celulose ou possibilidades inovadoras, como as microalgas), quanto no processamento industrial (que aponta para um complexo chamado biorrefinaria), e até pela perspectiva de políticas públicas, que venham a premiar a "esterilização" das emissões, por captura e estocagem de gás carbônico.
É interessante verificar que os pesquisadores usam unidades de energia (EJ) e não litros ou toneladas de biocombustíveis. Ocorre que faz parte do cenário a evolução dos biocombustíveis, o que inclui ganhos de eficiência e maior densidade energética. Por exemplo, o bioetanol possui 66% da energia contida na gasolina; o biobutanol consegue 78%; a biogasolina chega a 100%. Já o hidrogênio possui energia potencial equivalente a três vezes daquela presente na mesma massa de gasolina. Apenas estes números mostram a inexorabilidade do avanço tecnológico rumo a novas gerações de biocombustíveis: quando se aumenta a densidade energética, diminui-se a necessidade de estocagem, reduz-se o custo de distribuição e aumenta-se a autonomia dos veículos. Em suma, racionalização, redução de custos e ganho de competitividade.
Os cenários desenvolvidos pelo grupo de trabalho da Bioenergy Task 40 não consideram inovações potenciais em biotecnologia, ou os ganhos de produtividade de culturas energéticas, incluindo plantas com elevada biomassa, árvores com maior capacidade de armazenamento de carbono, plantas para energia tolerantes à seca, espécies com propriedades desenvolvidas para um processo específico de bioconversão (por exemplo, árvores com baixo teor de lignina e milho com enzimas embutidas para conversão rápida de amido em dissacarídeos) são algumas das inovações que podem alterar, para melhor, os cenários. A combinação de novas matérias-primas com técnicas de bioconversão avançadas, o conceito de biorrefinarias, e as tecnologias que permitem a captura e armazenamento de gás carbônico configuram novas gerações de biocombustíveis altamente sustentáveis, e até com emissões negativas em seu ciclo.
Portanto, a primeira geração de biocombustíveis, pioneira e precursora, deve atingir um pico de produção e uso já na próxima década, pois a solução dos problemas acima redundará em novas gerações de biocombustíveis. Embora a vida útil da primeira geração se estenda por algum tempo, a partir da metade da década de 2020 o espaço mercadológico será disputado pelas segunda e terceira gerações. E, em meados deste século, o protagonismo será da quarta geração, associado à forte retração do consumo de combustíveis fósseis (Figura 1).
Mas, se a primeira geração é bem visível, e composta de bioetanol, biodiesel e biogás, o que vem a ser as futuras gerações?
Gramíneas, árvores, resíduos agrícolas e industriais podem ser convertidos em biocombustíveis por meio de dois caminhos principais. A primeira rota, bioquímica, utiliza enzimas e/ou microrganismos modificados ou não, que podem desconstruir moléculas de carboidratos complexos, como celulose, hemicelulose e até lignina, reduzindo-as a sacarídeos fermentáveis. É a rota do etanol celulósico. Microrganismos modificados geneticamente transformarão biomassa em combustíveis gasosos, como biogás e biohidrogênio, por um processo de digestão anaeróbica. As inovações em biologia sintética podem produzir novos organismos biológicos que realizam estas tarefas de uma maneira altamente eficiente.
A segunda rota, termoquímica, converte a biomassa através de processos como gaseificação e pirólise rápida. A gaseificação permite a produção de biocombustíveis sintéticos muito limpos, que podem ser liquefeitos, pela via conhecida como "biomassa-para-líquidos" (ou BTL, da sigla inglesa para biomass-to-liquids). O uso de energia ainda é intenso, mas a integração de processos permite um grande aumento de eficiência. Na pirólise rápida, a biomassa é rapidamente aquecida (450-600°C) na ausência de ar, obtendo-se um óleo combustível pesado (bio-óleo ou óleo de pirólise), que pode ser refinado em vários combustíveis ou usado como tal. Alternativamente, o bio-óleo e seu resíduo (carvão) podem ser tratados como uma matéria-prima para produção de combustível BTL.
Os biocombustíveis sintéticos e etanol celulósico têm um balanço de carbono melhorado e podem reduzir as emissões de gás carbônico em até 90% quando comparados aos combustíveis de petróleo. Além disso, eles são ultra limpos e reduzem as emissões de outros gases poluidores e de efeito estufa, como NOx e SOx.
Na Universidade de Illinois, pesquisadores desenvolveram uma variedade de milho que já contém as enzimas necessárias para deflagrar um processo endógeno de conversão do amido em sacarídeos de menor peso molecular, poucas horas após a colheita. Com isto, poupa-se uma etapa industrial e os seus custos associados. Avanços também estão ocorrendo em outros cultivos, como palma de óleo e canola com produtividade superior e maior teor de óleo. Gramíneas que até recentemente serviam apenas para alimentação animal estão sendo melhoradas para otimizar a produção de biomassa, com grande produção de matéria seca em curto espaço de tempo.
Porém, o maior diferencial estará na captura e sequestro de carbono. Antes, durante ou depois do processo de transformação, o dióxido de carbono é capturado, utilizando os assim chamados processos de pré-combustão, oxicombustível ou pós-combustão. O gás é sequestrado e armazenado em campos de óleo e gás exauridos, em veios de carvão não mineráveis, em aquíferos salinos, ou outros locais onde a armazenagem pode ser farta e barata, devendo lá ser bloqueado por centenas, possivelmente milhares de anos. O CO2 também pode ser reciclado antes de estocado, por meio, por exemplo, da anexação de fazendas produtoras de microalgas às biorrefinarias, de maneira que o gás carbônico produzido sirva como "fertilizante", injetando-o no meio de cultura de algas.
O conceito é denominado BECS (da sigla em inglês para Bio Energy with Carbon Storage). Os combustíveis e gases resultantes não são apenas renováveis, como resultam em um ciclo com emissões negativas de carbono, especialmente pela estocagem do dióxido de carbono. Importante: só a utilização de biomassa permite a produção de energia carbono-negativa, posto que outras formas de geração de energia podem se aproximar do conceito de carbono neutro, mas não podem sequestrar carbono ao invés de liberá-lo na atmosfera.
A vantagem desse conceito é que ele seria mais eficiente que outras técnicas que se limitam a extrair CO2 da atmosfera, sem enfrentar a fonte do problema, que é a combustão de combustíveis fósseis.
Dois fatores serão cruciais para a evolução acima descrita. O primeiro é o ritmo de inovações sustentáveis que chegarem à fase industrial, no curto e médio prazo, e que induzirão as mudanças nas estruturas de produção. O segundo fator é representado pelas políticas públicas, que podem acelerar as evoluções, se incentivarem a produção e uso de novos biocombustíveis. Involucrando os dois fatores está o fator definitivo: a aceitação social e a preferência do consumidor por biocombustíveis.
Décio Gazzoni é Engenheiro Agrônomo, pesquisador da Embrapa Soja.
Há uns 30 anos, havia um biocombustível e uma matéria prima: bioetanol e cana-de-açúcar. Então os americanos resolveram produzir bioetanol de milho e os europeus de beterraba. Depois de trigo e cevada. Na sequência veio o biodiesel de óleos vegetais, seguido pelo uso de gorduras animais. Mais recentemente a pauta mudou para bioetanol celulósico, biobutanol, diesel vegetal, biogasolina, bioquerosene e por aí afora. Que bom que assim seja, mostra o dinamismo do setor, a aceitação pelo mercado, as oportunidades que se multiplicam.
No entanto, há uma ameaça embutida:
Por Décio Gazzoni
Há uns 30 anos, havia um biocombustível e uma matéria prima: bioetanol e cana-de-açúcar. Então os americanos resolveram produzir bioetanol de milho e os europeus de beterraba. Depois de trigo e cevada. Na sequência veio o biodiesel de óleos vegetais, seguido pelo uso de gorduras animais. Mais recentemente a pauta mudou para bioetanol celulósico, biobutanol, diesel vegetal, biogasolina, bioquerosene e por aí afora. Que bom que assim seja, mostra o dinamismo do setor, a aceitação pelo mercado, as oportunidades que se multiplicam.
No entanto, há uma ameaça embutida: é preciso acompanhar pari passu a evolução tecnológica, dos mercados e das políticas públicas, para não ser jogado para o acostamento do mercado.
A confluência de desenvolvimentos em agronomia, biotecnologia, nanotecnologia, química, captura de carbono, técnicas de armazenamento de energia e métodos inovadores de bioconversão torna possível conceituar a quarta geração de biocombustíveis, embora a realidade de mercado ainda seja a primeira. Ocorre que os passos pioneiros para delinear o futuro do setor já estão visíveis. E isto vale tanto para a matéria-prima (aumento de produtividade, uso de celulose ou possibilidades inovadoras, como as microalgas), quanto no processamento industrial (que aponta para um complexo chamado biorrefinaria), e até pela perspectiva de políticas públicas, que venham a premiar a "esterilização" das emissões, por captura e estocagem de gás carbônico.
Potencial
No médio prazo há enorme potencial para produzir bioenergia de forma sustentável. Por exemplo, os cientistas envolvidos com a Bioenergy Task 40, da IEA (Agência Internacional de Energia), imaginam um mercado potencial de 1.300 exajoules (EJ) até 2050. Para efeito de comparação, o consumo global de combustíveis fósseis, em 2013, deve se aproximar de 400 EJ. Os mesmos pesquisadores localizam o maior potencial de produção de matéria prima, de forma sustentável, na África e América Latina. E onde estiver a matéria prima estará também a estrutura industrial.É interessante verificar que os pesquisadores usam unidades de energia (EJ) e não litros ou toneladas de biocombustíveis. Ocorre que faz parte do cenário a evolução dos biocombustíveis, o que inclui ganhos de eficiência e maior densidade energética. Por exemplo, o bioetanol possui 66% da energia contida na gasolina; o biobutanol consegue 78%; a biogasolina chega a 100%. Já o hidrogênio possui energia potencial equivalente a três vezes daquela presente na mesma massa de gasolina. Apenas estes números mostram a inexorabilidade do avanço tecnológico rumo a novas gerações de biocombustíveis: quando se aumenta a densidade energética, diminui-se a necessidade de estocagem, reduz-se o custo de distribuição e aumenta-se a autonomia dos veículos. Em suma, racionalização, redução de custos e ganho de competitividade.
Os cenários desenvolvidos pelo grupo de trabalho da Bioenergy Task 40 não consideram inovações potenciais em biotecnologia, ou os ganhos de produtividade de culturas energéticas, incluindo plantas com elevada biomassa, árvores com maior capacidade de armazenamento de carbono, plantas para energia tolerantes à seca, espécies com propriedades desenvolvidas para um processo específico de bioconversão (por exemplo, árvores com baixo teor de lignina e milho com enzimas embutidas para conversão rápida de amido em dissacarídeos) são algumas das inovações que podem alterar, para melhor, os cenários. A combinação de novas matérias-primas com técnicas de bioconversão avançadas, o conceito de biorrefinarias, e as tecnologias que permitem a captura e armazenamento de gás carbônico configuram novas gerações de biocombustíveis altamente sustentáveis, e até com emissões negativas em seu ciclo.
Gerações de biocombustíveis
No momento vivenciamos os desafios dos biocombustíveis de primeira geração. Bioetanol de milho ou biodiesel de canola são acusados de causar impacto negativo nos preços de alimentos. O biodiesel de óleo da palma no Sudeste Asiático é associado com perda de biodiversidade. Com exceção do bioetanol de cana, os estudos mostram que o balanço de carbono está longe do ideal e o balanço de energia não é entusiasmante. Finalmente, estes biocombustíveis de primeira geração dependem de tecnologias de conversão relativamente ineficientes, como fermentação por leveduras convencionais ou de transesterificação por catalisadores alcalinos. E seu mercado depende, em grande parte, de políticas públicas de suporte.Portanto, a primeira geração de biocombustíveis, pioneira e precursora, deve atingir um pico de produção e uso já na próxima década, pois a solução dos problemas acima redundará em novas gerações de biocombustíveis. Embora a vida útil da primeira geração se estenda por algum tempo, a partir da metade da década de 2020 o espaço mercadológico será disputado pelas segunda e terceira gerações. E, em meados deste século, o protagonismo será da quarta geração, associado à forte retração do consumo de combustíveis fósseis (Figura 1).
Mas, se a primeira geração é bem visível, e composta de bioetanol, biodiesel e biogás, o que vem a ser as futuras gerações?
2ª Geração
Combustíveis de segunda geração envolvem uma mudança nas tecnologias de bioconversão, e estão sendo inspiradas pela necessidade de rebater, em definitivo, as críticas acerca do dilema combustível versus alimentos. Em vez de só usar açúcares facilmente extraíveis, amidos ou óleos que possuem dupla finalidade (produção de alimentos e energia), a segunda geração privilegia o uso de biomassa lignocelulósica.Gramíneas, árvores, resíduos agrícolas e industriais podem ser convertidos em biocombustíveis por meio de dois caminhos principais. A primeira rota, bioquímica, utiliza enzimas e/ou microrganismos modificados ou não, que podem desconstruir moléculas de carboidratos complexos, como celulose, hemicelulose e até lignina, reduzindo-as a sacarídeos fermentáveis. É a rota do etanol celulósico. Microrganismos modificados geneticamente transformarão biomassa em combustíveis gasosos, como biogás e biohidrogênio, por um processo de digestão anaeróbica. As inovações em biologia sintética podem produzir novos organismos biológicos que realizam estas tarefas de uma maneira altamente eficiente.
A segunda rota, termoquímica, converte a biomassa através de processos como gaseificação e pirólise rápida. A gaseificação permite a produção de biocombustíveis sintéticos muito limpos, que podem ser liquefeitos, pela via conhecida como "biomassa-para-líquidos" (ou BTL, da sigla inglesa para biomass-to-liquids). O uso de energia ainda é intenso, mas a integração de processos permite um grande aumento de eficiência. Na pirólise rápida, a biomassa é rapidamente aquecida (450-600°C) na ausência de ar, obtendo-se um óleo combustível pesado (bio-óleo ou óleo de pirólise), que pode ser refinado em vários combustíveis ou usado como tal. Alternativamente, o bio-óleo e seu resíduo (carvão) podem ser tratados como uma matéria-prima para produção de combustível BTL.
Os biocombustíveis sintéticos e etanol celulósico têm um balanço de carbono melhorado e podem reduzir as emissões de gás carbônico em até 90% quando comparados aos combustíveis de petróleo. Além disso, eles são ultra limpos e reduzem as emissões de outros gases poluidores e de efeito estufa, como NOx e SOx.
3ª Geração
Enquanto a segunda geração foca no salto tecnológico da conversão, a terceira geração de biocombustíveis é baseada em avanços na fonte de biomassa. Há grandes perspectivas de avanços de monta que resultarão em plantas com propriedades que as tornam mais apropriadas para a conversão em bioprodutos. Alguns exemplos oferecem uma amostra do que é possível esperar para o futuro próximo. Recentemente, foram desenvolvidas variedades de eucalipto com baixo conteúdo de lignina, o qual permite uma conversão mais fácil em etanol celulósico. Variedades de sorgo sacarino com teor de açúcar mais alto e com tolerância à acidez do solo estão sendo desenvolvidas. Mais especificamente, na Universidade do Texas A&M foram desenvolvidas cultivares de sorgo tolerantes à seca, com rendimento entre 37 e 50 toneladas de biomassa seca por hectare.Na Universidade de Illinois, pesquisadores desenvolveram uma variedade de milho que já contém as enzimas necessárias para deflagrar um processo endógeno de conversão do amido em sacarídeos de menor peso molecular, poucas horas após a colheita. Com isto, poupa-se uma etapa industrial e os seus custos associados. Avanços também estão ocorrendo em outros cultivos, como palma de óleo e canola com produtividade superior e maior teor de óleo. Gramíneas que até recentemente serviam apenas para alimentação animal estão sendo melhoradas para otimizar a produção de biomassa, com grande produção de matéria seca em curto espaço de tempo.
4ª Geração
Em sistemas de produção de quarta geração, as fontes de biomassa são vistas como eficientes máquinas captadoras de carbono que retiram CO2 da atmosfera e o armazenam em seus galhos, troncos e folhas. Um dos diferenciais está no incremento ponderável na densidade energética representada pela quantidade de energia que pode ser obtida por hectare, em cada ano. A biomassa, rica em carbono e em hidrogênio, será convertida em biocombustíveis por técnicas de segunda geração aprimoradas, ou novas técnicas que venham a ser desenvolvidas.Porém, o maior diferencial estará na captura e sequestro de carbono. Antes, durante ou depois do processo de transformação, o dióxido de carbono é capturado, utilizando os assim chamados processos de pré-combustão, oxicombustível ou pós-combustão. O gás é sequestrado e armazenado em campos de óleo e gás exauridos, em veios de carvão não mineráveis, em aquíferos salinos, ou outros locais onde a armazenagem pode ser farta e barata, devendo lá ser bloqueado por centenas, possivelmente milhares de anos. O CO2 também pode ser reciclado antes de estocado, por meio, por exemplo, da anexação de fazendas produtoras de microalgas às biorrefinarias, de maneira que o gás carbônico produzido sirva como "fertilizante", injetando-o no meio de cultura de algas.
O conceito é denominado BECS (da sigla em inglês para Bio Energy with Carbon Storage). Os combustíveis e gases resultantes não são apenas renováveis, como resultam em um ciclo com emissões negativas de carbono, especialmente pela estocagem do dióxido de carbono. Importante: só a utilização de biomassa permite a produção de energia carbono-negativa, posto que outras formas de geração de energia podem se aproximar do conceito de carbono neutro, mas não podem sequestrar carbono ao invés de liberá-lo na atmosfera.
A vantagem desse conceito é que ele seria mais eficiente que outras técnicas que se limitam a extrair CO2 da atmosfera, sem enfrentar a fonte do problema, que é a combustão de combustíveis fósseis.
Conclusão
As tecnologias para produção de biocombustíveis estão evoluindo rapidamente, incluindo tanto a produção de matéria-prima quanto a sua transformação. É indispensável levar em consideração que a escala de tempo em que esta evolução acontece é muito estreita, medida em poucas décadas. Portanto, a visão de futuro e o plano estratégico de negócios devem levar em conta as mudanças que devem acontecer no mercado, para garantir o pay back e a remuneração do capital. Neste particular, a mudança da base industrial para o conceito de biorefinaria é fundamental, associando a produção de energia com a concomitante produção de alimentos e de especiarias químicas.Dois fatores serão cruciais para a evolução acima descrita. O primeiro é o ritmo de inovações sustentáveis que chegarem à fase industrial, no curto e médio prazo, e que induzirão as mudanças nas estruturas de produção. O segundo fator é representado pelas políticas públicas, que podem acelerar as evoluções, se incentivarem a produção e uso de novos biocombustíveis. Involucrando os dois fatores está o fator definitivo: a aceitação social e a preferência do consumidor por biocombustíveis.
Décio Gazzoni é Engenheiro Agrônomo, pesquisador da Embrapa Soja.
Tags
NovaCana