Etanol

Nos últimos anos houve um grande aumento na produção de etanol para atender ao consumo desse combustível no Brasil, devido ao advento dos motores flex (figura 1); esses motores funcionam tanto com etanol puro quanto na proporção 25% de etanol e 75% de gasolina, ou em qualquer proporção intermediária (os motores a gasolina, que não são flex, não funcionam com gasolina pura, mas com essa mistura de três quartos de gasolina e um quarto de etanol). Na edição de ontem o jornal O Estado de São Paulo trouxe matéria extensa no caderno de economia sobre o etanol. A reportagem destacou o aumento da produção do etanol, com a ampliação da área utilizada para o cultivo da cana-de-açúcar, o que entretanto não impediu o aumento da safra agrícola 2007/2008 (o que indicaria de que o etanol, pelo menos aquele oriundo da cana-de-açúcar, não poderia ser responsabilizado pela alta dos preços dos alimentos). O jornal também destacou as críticas feitas pelos presidentes do Banco Mundial, Robert Zoellick, e do FMI, Dominique Strauss-Kahn, aos biocombustíveis, e a resposta do Brasil, através de um certificado a ser criado pelo Inmetro (que garantirá ao importador que o etanol não foi produzido em condições degradantes de trabalho, nem prejudicou o meio ambiente), de um zoneamento que indicará as áreas em que o cultivo de cana será permitido, além de atividades de relações públicas [1].

Figura 1: produção de etanol no Brasil [2].

No Brasil o etanol é geralmente chamado de álcool, mas ele é um dos tipos de álcool existentes. O etanol contém dois átomos de carbono, ao contrário do metanol, um álcool mais simples, com apenas um átomo de carbono; pode ser produzido a partir da fermentação de açúcares ou da adição de água ao etileno. Os açúcares são produzidos nas plantas a partir da fotossíntese, numa reação que transforma dióxido de carbono e água em oxigênio e glicose. Essa reação não é espontânea: só ocorre porque a molécula de clorofila consegue absorver luz solar visível. Algumas plantas não interrompem o processo de fotossíntese com açúcares simples, como a glicose, e continuam conectando açúcares, formando carboidratos mais complexos, como a sacarose da cana-de-açúcar, um dissacarídeo formado por uma molécula de glicose e outra de frutose [3].

Figura: molécula de etanol; átomos de hidrogênio estão em cinza, carbono em verde, e oxigênio em vermelho [4].

Frequentemente se ouve dizer que o etanol da cana-de-açúcar é mais eficiente energeticamente que o etanol do milho, produzido nos Estados Unidos, mas o que isso significa exatamente? Para cada Joule de energia usado na produção e distribuição da cana-de-açúcar e do etanol derivado desta, no Brasil, obtém-se 9 Joules. Neste cálculo é levada em conta a energia consumida pelos combustíveis utilizados nas operações agrícolas e de transporte de cana, na produção de insumos (como fertilizantes, calcário, herbicidas, inseticidas e mudas), na produção e manutenção de equipamentos e na mão-de-obra. Não há uso de energia elétrica do sistema, que é fornecida pela queima do bagaço da cana. Também é contabilizada a energia utilizada na produção de lubrificantes e produtos químicos na produção do etanol e na construção e manutenção de edificações[5].

Para cada Joule de energia usado na produção e distribuição do milho e do etanol derivado deste, nos Estados Unidos, obtém-se 1,24 Joules. A maior parte da energia consumida na produção do etanol do milho vem do carvão (70%), usado principalmente nas usinas de etanol, o que impede que esta fonte de energia contribua significativamente para a redução do efeito estufa. Diesel, gasolina e óleo combustível representam 16% desta energia, consumidos no plantio e distribuição do milho, e na distribuição do etanol. Gás natural e petróleo liquefeito respondem por 14%, usados na produção de fertilizantes e no plantio do milho [6].

Embora seja bem menos eficiente energeticamente que o etanol da cana, o etanol do milho atua, nos Estados Unidos, no sentido de substituir importações de petróleo, já que pra cada Joule oriundo de diesel, gasolina e óleo combustível consumido eles obtêm 7 Joules de etanol, permitindo uma maior diversificação da matriz energética norte-americana. Essa maior eficiência energética do etanol da cana-de-açúcar vem de vários fatores, tais como a cana-de-açúcar precisar de menos nutrientes, provocar menor erosão no solo (já que é uma cultura quase perene, e mantém o solo coberto durante a maior parte do tempo), e não necessitar de irrigação no clima tropical e úmido brasileiro. Entretanto a experiência brasileira não pode ser repetida em outros países que não possuem o clima úmido para o cultivo da cana-de-açúcar, nem grande quantidade de terras disponíveis. Daí a opção por outras culturas, como o milho nos Estados Unidos e a beterraba na Europa [7].

Atualmente há desenvolvimento de tecnologia para produção de etanol a partir de celulose, o que adicionaria à lista de matérias primas toda uma gama de resíduos, tais como folhas, pedaços de madeira, papel, bagaço de cana e palha de trigo. Neste processo, a celulose é convertida em açúcares simples a partir de hidrólise e então estes são fermentados para produzir etanol; atualmente é utilizado ácido sulfúrico na hidrólise, mas espera-se no futuro poder substituir o ácido sulfúrico por uma enzima, o que resultaria em grande redução de custos [8].

¹ O Joule é a unidade de energia no Sistema Internacional de Unidades. 1 kWh equivale a 3,6 milhões de Joules. Outras unidades de energia bastante utilizadas são o kCal e o Btu.

[1] O Estado de São Paulo, pg B2, 20 de abril (2008)
[2] Brazil Energy Data, Statistics and Analysis - Oil, Gas, Electricity, Coal. Energy Information Administration, Official Energy Statistics from the US Government (Setembro de 2007).
[3] Chemistry – Science of Change, Oxtoby, Nachtrieb, Freeman, 2nd ed, Saunders College Publishing (1994), pg 792, 949, 984.
[4] http://www.worldofmolecules.com/fuels/ethanol.htm
[5] Macedo, I. C.; Horta, N. L. A. Balanço de energia na produção de cana-de-açúcar e álcool nas usinas cooperadas. Brasília, DF: Ministério de Ciência e Tecnologia, 1996.
[6] Estimating the Net Energy Balance of Corn Ethanol. Hosein Shapouri, James A. Duffield, Michael S. Graboski. U.S. Department of Agriculture, Economic Research Service, Office of Energy. Agricultural Economic Report No. 721.
[7] Ethanol from Brazil and the USA, M. Maciel, Energy Bulletin, 2 de outubro (2006)
[8] Outlook for Biomass Ethanol Production and Demand, J. DiPardo, Energy Information Administration (2004)