O que houve com os biocombustíveis?

A fabricação de biocombustíveis em grandes quantidades sempre foi mais cara e menos conveniente do que o simples ato de perfurar um pouco mais fundo para achar mais petróleo.

O etanol, apesar de ser um biocombustível facilmente destilado de plantas com alto teor de açúcar ou amido, e ser usado para abastecer carros desde os tempos do Ford Modelo T, têm seus inconvenientes, assim como outros biocombustíveis de "primeira geração".

Num esforço para superar as limitações, dezenas de startups surgiram na década passada com o objetivo de desenvolver biocombustíveis de segunda geração.

Mas ao invés de dar um salto, a indústria de biocombustíveis acabou estagnando. Startups quebraram, as que sobreviveram reduziram a escala de operações, e à medida que subiam os preços dos biocombustíveis de primeira geração, definhava o interesse dos consumidores. Ao mesmo tempo, a popularização do método de fratura hidráulica possibilitou a exploração de novas reservas de petróleo e gás, fornecendo uma rota alternativa para a independência energética. O que deu errado?

Veja nesta reportagem:
- Os três desafios que precisam ser superados para se produzir biocombustível de segunda geração.
- A aposta da Shell e Raízen com as enzimas da Iogen
- Após alguns anos de muitas promessas e poucos resultados, a Amyris agora produz quantias limitadas
- Uma usina com produção anual de 140 milhões de litros precisa de 350 mil toneladas de biomassa por ano para operar
- KiOR está cheia de dívidas e continua perdendo dinheiro
- Poet-DSM, Dupont, Abengoa e Beta Renewables


Há muito que os cientistas conhecem o processo de conversão de diversos tipos de material orgânico em combustível líquido. Árvores, arbustos, gramíneas, sementes, fungos, algas macro e microscópicas, gorduras animais, tudo isso já foi transformado em biocombustível e usado para abastecer carros, navios e até aviões. Além de serem uma possibilidade para países que não dispõem de reservas de areia betuminosa, gás de folhelho ou petróleo, os biocombustíveis ajudam a reduzir emissões de gases de efeito estufa, propiciando uma alternativa à liberação na atmosfera do carbono presente nos combustíveis fósseis. O frustrante, porém, é que a fabricação de biocombustíveis em grandes quantidades sempre foi mais cara e menos conveniente do que o simples ato de perfurar um pouco mais fundo para achar mais petróleo.

O etanol, por exemplo, é um biocombustível facilmente destilado de plantas com alto teor de açúcar ou amido. É usado para abastecer carros desde os tempos do Ford Modelo T, e, misturado à gasolina convencional, representa hoje cerca de 10% de todo o combustível queimado nos motores dos veículos norte-americanos. Na Europa, de forma similar, o biodiesel derivado de gorduras vegetais é misturado (numa proporção de 5%) ao diesel convencional. Mas esses biocombustíveis de "primeira geração" têm seus inconvenientes. São feitos com plantas ricas em açúcar, amido ou óleo que poderiam, de outra forma, servir de alimento a pessoas e animais. A produção de etanol já consome 40% da safra americana de milho, e uma única nova usina de etanol em Hull, na Inglaterra, está prestes a se tornar a maior compradora de trigo da Grã-Bretanha: 1,1 milhão de toneladas por ano. O etanol e o biodiesel também têm limitações enquanto combustível para veículos, apresentando baixa performance em clima frio e podendo danificar motores não adaptados.

Num esforço para superar essas limitações, dezenas de startups surgiram na década passada com o objetivo de desenvolver biocombustíveis de segunda geração. Valendo-se de fontes de biomassa sem valor nutricional, como resíduos agrícolas, árvores de crescimento rápido e gramíneas plantadas em terras que do contrário permaneceriam improdutivas, essas empresas tinham a expectativa de fugir ao debate "comida versus combustível". Outras planejavam fabricar biocombustíveis drop-in, capazes de substituir diretamente os combustíveis fósseis convencionais, sem a necessidade de se recorrer a misturas.

Governos também embarcaram na moda dos biocombustíveis. George Bush viu neles um caminho para a independência energética, aprovando em lei regras que fixavam preços mínimos e obrigavam refinarias e importadoras a vender volumes cada vez maiores de biocombustível a cada ano. Esperava-se que os Estados Unidos chegassem a 2013 queimando perto de 3,8 bilhões de litros por ano de biocombustíveis "celulósicos" derivados de plantas lenhosas.

Grandes negócios, grandes problemas

Mas ao invés de dar um salto, a indústria de biocombustíveis acabou estagnando. Startups quebraram, as que sobreviveram reduziram a escala de operações, e à medida que subiam os preços dos biocombustíveis de primeira geração, definhava o interesse dos consumidores. Ao mesmo tempo, a popularização do método de fratura hidráulica possibilitou a exploração de novas reservas de petróleo e gás, fornecendo uma rota alternativa para a independência energética. Já em 2012, a Agência de Proteção Ambiental (EPA) americana reduzia para meros 53 milhões de litros a meta de mistura de biocombustíveis celulósicos para 2013. O que deu errado?

Fabricar um biocombustível de segunda geração significa superar três desafios. Primeiro, quebrar os polímeros de lignina e celulose, reduzindo-os a açúcares simples. Segundo, converter esses açúcares em combustíveis drop-in adequados à frota existente, seja por processo termoquímico (utilizando catalisadores, temperaturas extremas e pressão alta) ou bioquímico (utilizando enzimas, bactérias naturais ou sintéticas, ou algas). O terceiro e maior desafio é encontrar maneiras de fazer isso tudo de forma barata e em grande escala.

Em 2008, a gigante Shell trabalhava em dez projetos de biocombustíveis avançados. A maioria desses projetos foi encerrada e nenhum dos mantidos está pronto para a fase de comercialização. "Todas as tecnologias que nós analisamos funcionaram", diz Matthew Tipper, vice-presidente de energias alternativas da Shell. "Conseguimos fazer cada uma delas produzir biocombustível em escala de laboratório e escala de demonstração." Mas botar esses biocombustíveis no mercado provou-se uma tarefa mais lenta e mais cara do que o esperado.

O otimismo de cinco anos atrás murchou, mas os esforços para desenvolver biocombustíveis de segunda geração continuam. Seis usinas em escala industrial, de seis empresas diferentes, encontram-se em fase de preparativos finais para inauguração, e várias já estão produzindo pequenos volumes de biocombustível de segunda geração. Algumas até afirmam estarem ganhando dinheiro com a produção.

Consideremos a Shell. A Raízen, joint venture da petrolífera com a brasileira Cosan, produz mais de 2 bilhões de litros por ano de etanol de primeira geração com o caldo da cana-de-açúcar. O caule fibroso que resta do processo é normalmente queimado para geração de energia ou transformado em papel, mas no ano que vem a Raízen vai começar a transformá-lo em bioetanol de segunda geração usando um coquetel de enzimas projetadas pela Iogen, uma firma canadense de biotecnologia. A expectativa é produzir 40 milhões de litros de etanol celulósico por ano, além de reduzir custos e aumentar o rendimento pela integração das operações celulósicas com uma usina tradicional de cana. Nesse modelo, os biocombustíveis de segunda geração complementam e aprimoram os processos de primeira geração em vez de substituí-los completamente.

Nos Estados Unidos, três empresas devem começar a produzir etanol celulósico com restos de sabugo, folhas e palha de milho em 2013: a Poet-DSM Advanced Biofuels (95 milhões de litros) e a Dupont (110 milhões de litros), ambas no estado do Iowa, e a Abengoa (95 milhões de litros), no Kansas. Mas a primeira firma a produzir etanol em escala industrial utilizando enzimas foi a Beta Renewables, subsidiária da Chemtex, gigante italiana do setor químico. Uma usina de etanol celulósico para 80 milhões de litros localizada em Crescentino, perto de Turim, está operando desde o verão passado com metade da capacidade, utilizando palha trazida de fazendas da região. Ela será abastecida com resíduos do milho no outono, palha de arroz no inverno, e eucalipto na primavera. A Beta Renewables já licenciou o uso de sua tecnologia no Brasil e na Malásia, e espera vender muitas outras licenças até o fim do ano. Segundo o chefe da empresa, Guido Ghisolfi, todas as usinas da Beta já conseguem fabricar biocombustíveis com lucro, ainda que apenas em áreas com matéria-prima barata.

Contudo, justo quando esse etanol celulósico chega ao mercado, a demanda por combustível vem caindo em vários países desenvolvidos, por causa do aumento de eficiência dos combustíveis e da persistente situação de debilidade econômica. Como resultado, a demanda de etanol para misturas também está caindo. Nos Estados Unidos, a gasolina com até 15% de teor de etanol, embora permitida pela EPA e promovida pelos produtores, ainda é algo raro de se ver nos pátios dos postos.

Outras empresas continuam correndo atrás dos combustíveis drop-in. Uma de suas vantagens, em comparação com o etanol, cuja demanda depende em grande medida da aprovação de regras governamentais fixando misturas, é que os drop-in são menos suscetíveis às oscilações da política. Além disso, eles geralmente utilizam açúcar como matéria-prima, seja o de fontes convencionais ou o celulósico, e o açúcar possui grande disponibilidade e é fácil de transportar.

Pisando no acelerador

A Amyris, sediada na Califórnia, faz modificações genéticas em leveduras e outros micróbios para fermentar açúcar e gerar um hidrocarboneto de cadeia longa chamado farneseno, que pode ser processado na forma de variados produtos químicos e combustíveis. Após alguns anos de muitas promessas e poucos resultados, a empresa agora produz quantias limitadas de biodiesel para ônibus públicos no Brasil, e está tentando certificar seu bioquerosene de aviação para uso comercial.

O foco da Solazyme, outra firma com sede na Califórnia, também é no biodiesel e no bioquerosene de aviação, neste caso tendo as algas como matéria-prima. Algas microscópicas deixadas em tanques ao ar livre podem utilizar a luz natural do sol e o dióxido de carbono do ar ou de efluentes industriais para produzir óleos. Mas a coleta do combustível, presente em proporções pequenas, é cara e complicada. Em vez disso, a Solazyme cria algas em reservatórios vedados para fermentação, tendo o açúcar como fonte de energia. Dezenas de milhares de litros desse combustível de alga já foram utilizados pela Marinha dos Estados Unidos, e recentemente a norte-americana Propel tornou-se a primeira rede de postos de abastecimento a oferecer diesel de alga nas bombas. Contudo, embora esteja claro que a tecnologia da Solazyme funcione, a empresa mantém-se cautelosa quanto aos aspectos econômicos. Uma planta com capacidade para 110 milhões de litros, que deve ficar pronta e entrar em operação no Brasil até o fim do ano, deve servir para dirimir dúvidas quanto ao potencial comercial do projeto.

Se for para exercer impacto no mundo, os biocombustíveis drop-in terão de ser viáveis fora dos climas tropicais da América do Sul, onde é possível plantar açúcar de forma barata. Atualmente, a única unidade comercial a fabricar combustíveis drop-in diretamente a partir de biomassa celulósica é operada pela startup KiOR. Uma usina para 50 milhões de litros situada em Columbus, no Mississippi, converte lascas de pinheiro em gasolina e diesel drop-in para clientes como a FedEx, da área logística, e a petrolífera Chevron. Ela utiliza um processo termoquímico chamado quebra fluido-catalítica, que toma emprestadas várias tecnologias de refinarias convencionais de petróleo e, ao contrário de outros sistemas bioquímicos mais extravagantes, pode ser facilmente empregado em escala maior. A empresa planeja construir uma usina para 150 milhões de litros na localidade de Natchez, também no Mississippi. No entanto, a usina de Columbus ainda está longe de operar a plena capacidade, enquanto a KiOR está cheia de dívidas e continua perdendo dinheiro. Em agosto, um grupo de investidores entrou com uma ação coletiva contra a empresa.

Há quem duvide que mesmo os mais sofisticados biocombustíveis possam competir com os combustíveis fósseis no futuro próximo. Daniel Klein-Marcuschamer, pesquisador do Instituto Australiano de Bioengenharia e Nanotecnologia, conduziu uma ampla análise dos biocombustíveis de aviação. E concluiu que a cotação do petróleo precisaria alcançar pelo menos US$ 168/barril para que a produção do bioquerosene de aviação derivado da cana fosse competitiva; e que disparasse acima dos US$ 1.000/barril (atualmente o preço está em torno de US$ 110) para viabilizar algumas tecnologias de segunda geração para algas. Num esforço para ajudar o setor a encontrar formas de tornar os biocombustíveis mais competitivos, Klein-Marcuschamer criou seu modelo no formato open-source.

Contudo, mesmo que seja possível ampliar a escala dos processos de segunda geração de forma lucrativa, isso pode vir a enfatizar outro problema. Se quiserem abocanhar uma fatia considerável dos 2,5 bilhões de litros de petróleo convencional que as refinarias americanas processam diariamente, as fábricas de biocombustíveis precisariam utilizar uma quantidade extraordinária de matéria-prima. Ghisolfi, da Beta Renewables, aponta que uma usina com produção anual de 140 milhões de litros precisa de 350 mil toneladas de biomassa por ano para operar. "Só existem certas áreas, no Brasil e em partes dos EUA e da Ásia, onde você consegue tanta de biomassa dentro de um raio próximo", diz Ghisolfi. "Sou cético quanto à possibilidade de multiplicarmos por dez esse volume, porque concentrar 3,5 milhões de toneladas de biomassa em um único ponto de coleta seria uma empreitada muito grande."

Bilhões de toneladas de resíduos agrícolas são produzidas em todo o mundo anualmente, mas esse material está esparsamente espalhado, tornando caro a coleta e o transporte. Ademais, as fazendas utilizam esses resíduos para condicionar o solo, alimentar animais ou queimar e produzir energia. Realocar fontes existentes de madeira para fazer biocombustível irá incomodar construtores e fabricantes de papel, e estabelecer plantios para combustível em terras incultas também não é algo livre de controvérsia: o que para um é terra improdutiva, para outro é um ecossistema intacto. Dezenas de grupos ambientalistas protestaram contra a recente decisão da EPA de permitir o plantio de cana-do-reino para biocombustível, considerando-a uma planta nociva e altamente invasiva. Assim como a questão comida vs. combustível mostrou-se controversa para os biocombustíveis de agora, a questão flora vs. combustível pode se tornar um embate igualmente árduo para os biocombustíveis de amanhã.

Fonte: Economist
Tradução e adaptação NovaCana