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Revista Opiniões - Sucroenergético

Os desafios e as evoluções operacionais da produção de etanol

Publicado em 01 julho 2017

Nos diversos artigos que publiquei ao longo dos últimos anos, tenho mostrado que a produção de etanol de cana-de-açúcar evoluiu de forma impressionante a partir do início do Proálcool (1976) até 2010, tendo o custo por litro (em unidades monetárias constantes) reduzido entre metade até a um terço daquilo que era no início do período estudado. Os ganhos, no entanto, se deram, principalmente, no custo da matéria-prima (cana) que, na época – e até hoje –, é responsável por aproximadamente 70% do custo total.

O gráfico em destaque do artigo do Professor Goldemberg da USP e presidente da Fapesp (que mantenho no original para expressar o valor como documento) mostra a curva de aprendizado inicial, mostrando que, por muito tempo foram incorporadas inovações que inclusive aceleraram a queda de custos, tornando possível vender o etanol a preços cada vez mais baixos, viabilizando o etanol como substituto sustentável da gasolina.

A imagem seguinte, de um trabalho da consultoria Bain Co, de 2007, indicava que essa curva de aprendizado iria continuar pelo menos até 2025. No entanto, a aceleração da colheita mecanizada de cana com correspondente queda da qualidade da matéria-prima e significativo aumento de custo, fez com que os custos de produção de etanol voltassem a crescer.

O preço pago aos produtores subiu a partir do patamar de aproximadamente R$ 1,00/litro em 2010 para R$ 1,65-1,85/ litro hoje. Nesse período houve um enorme aumento de produção de etanol, o que significa que os processos industriais da usina e da fermentação, especialmente, evoluíram muito para dar conta de uma quantidade crescente de cana processada, tendo sido eliminados muitos dos gargalos que limitavam a produtividade desse processo.

Hoje, usa-se moendas maiores e eletrificadas; dornas maiores com fundos cônicos; centrífugas maiores e com maior capacidade instalada por unidade de etanol gerado; trocadores de calor externos maiores e melhores; sistemas de fornecimento de água de resfriamento mais robustos; recuperação de perdas do etanol evaporado e maior controle do processo com o estabelecimento de índices de performance mais adequados como o rendimento por subprodutos.

Atualmente, há sistemas melhores de controle microbiológico, reduzindo perdas por contaminação e por floculação. A operação baseia-se tanto em informações off-line (laboratório) como on-line, com o uso de salas de controle, embora não existam ainda sensores dedicados para açúcar ou etanol. Simuladores do processo facilitam a análise dos dados gerados, porém o turn-over de pessoal gerencial ainda é um grande problema, com poucos cursos de capacitação para operação da fermentação nas atuais condições.

Porém, no que se refere ao processamento industrial, como um todo, como foi a evolução?

Já sabemos que qualquer ganho de tonelagem por hectare e de teor de ATR na lavoura faz o custo de produção cair correspondentemente. O reverso, infelizmente, também é verdadeiro, pois qualquer queda de produtividade e de qualidade agrícola implica em aumentos de custo. Isso pode indicar um processo industrial pouco robusto.

De fato, se pegarmos a quantidade total de açúcar e de etanol produzidos em um ano em toneladas, e dividirmos pela moagem total de cana desse ano, vamos ver que esse número oscila em torno 100 kg de produtos/tonelada (1.000kg) de cana. Isso significa que a nossa eficiência em massa é de apenas 10%! Porém, se considerarmos que a cana tem 70% de água, ou seja, tem 300 kg de matéria seca, com essa quantidade de matéria-prima fazemos apenas os mesmos 100 kg de produtos. Isso significa que 200 kg de matéria-prima não foram nem para o saco de açúcar nem para o tanque de álcool.

Então para onde foram? Basicamente, transformamos boa parte da matéria-prima em CO2, que sai pelas chaminés da caldeira, da palha que ficou no solo e da fermentação e não é aproveitado. Embora essa liberação de CO2 não seja poluição, pois esse CO2 veio da fibra da cana e esta é feita de CO2 da atmosfera através da fotossíntese, é um enorme desperdício.

Se o processo industrial visto como um todo fosse mais eficiente, por exemplo, usando menos energia para a produção de açúcar e do etanol (energia elétrica para movimentar as moendas, energia térmica para evaporação do caldo e para destilação) e gerando mais calor e mais energia elétrica a partir do bagaço e principalmente da palha (que, hoje, 90% é convertida em CO2 no solo da lavoura), todos os anos, reduziríamos esses desperdícios. Se a palha fosse recolhida sustentavelmente, ou seja, cerca de 50-60% daquela soprada ao solo durante a colheita e utilizada industrialmente, haveria redução correspondente de emissões.

A própria fermentação tem uma eficiência máxima em massa da ordem de 50%, ou seja, a metade do açúcar é “desperdiçada” e sai principalmente na forma de CO2. Tudo isso é otimizável. Em todo o mundo há um grande esforço em converter diretamente o CO2 da atmosfera ou das chaminés em biocombustíveis, de forma mais rápida e barata do que através da fotossíntese, usando catalisadores projetados com as novas ferramentas da nanotecnologia e usando bioeletricidade gerada por todos os meios disponíveis (biomassa, eólica, fotovoltaica). Esses novos biocombustíveis são também chamados de eletrocombustíveis. Essas técnicas, além do uso e comercialização do próprio CO2 como produto, poderiam dobrar a nossa eficiência em massa. Nas destilarias de milho americanas, o resíduo da destilação é uma ração excelente para gado e se aproveita todo o CO2.

Essa visão do processo industrial como um todo, atualizando o estado da tecnologia, é exatamente o escopo do nosso novo ITC - Instituto de Tecnologia Canavieira, que pretende avaliar a tecnologia em cada unidade produtiva, independente de seu porte, encontrar os gargalos que ainda existem, identificar a atratividade de investimentos, fazer e implantar um Planejamento Industrial, inclusive capacitando o pessoal técnico das usinas para esse fim.

Essa função é absolutamente necessária hoje, onde a competitividade depende de reduções de custo e aumentos de eficiência e produtividade; além do fato que os orçamentos industriais são a cada ano menores, exigindo da gestão industrial o conhecimento de índices e linguagens antes não utilizadas, como Ebitda, Capex, Opex, NPV-VPL, ROI, etc.

O ITC pretende justamente estar ao lado da direção industrial, identificando as oportunidades e os novos desafios técnicos, energéticos e ambientais e ajudando a viabilizar o orçamento anual. Essa função já foi, no passado, exercida em parte pelo CTC – Centro de Tecnologia Copersucar e depois em parte pelo novo CTC – Centro de Tecnologia Canavieira. Ambos não têm mais nenhum papel nesse campo. Nesse aspecto, o nosso novo ITC é uma continuação desta importante experiência técnica que, como mostrado acima “ligou” a curva de aprendizado que viabilizou o Proálcool.

A produção de etanol a partir da cana também vai evoluir significativamente com novas variedades e o uso dos açúcares (ou do CO2) dentro da fibra, não só aquele em torno da fibra (caldo) como hoje. Podemos imaginar que com o RenovaBio teremos um novo Proálcool, dessa vez, não sustentado por subsídios ou aumento de impostos. As novas tecnologias só serão adotadas com confiança e conhecimento e o ITC irá cumprir esse papel, ligando uma nova curva de aprendizado para o nosso Setor.