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Informe MS

Palha da cana pode virar bioóleo, carvão siderúrgico, carbeto de silício e até etanol

Publicado em 18 dezembro 2008

A fuligem que sobe ao céu durante a queima da palha da cana-de-açúcar no campo durante a colheita e pousa no chão em forma de finos flocos escuros carrega em sua composição cerca de 70 produtos químicos, prejudiciais ao ambiente pela liberação de gases que contribuem para o efeito estufa e causam sérios problemas respiratórios para a população exposta.

Enquanto essa prática não é definitivamente banida da cultura canavieira, vários grupos de pesquisa dedicam-se a estudar fins mais nobres para esse material que tem grande potencial para geração de energia elétrica, produção de biocombustível e fabricação de produtos como bioplásticos, carvão para siderúrgicas e até cimento.

As possibilidades de aproveitamento do palhiço de cana, material que fica no campo após a colheita composto por folhas verdes, pontas do vegetal, palha e restos do caule, apontam para várias aplicações no setor produtivo. Uma das linhas de pesquisa, conduzida no Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), resultou na obtenção do carbeto de silício, um versátil material sintético, a partir da sílica da palha da cana.

A inovação na escolha da matéria-prima e do processo utilizado para produção do carbeto de silício resultou em um pedido de patente pela universidade. Propriedades como excelente resistência ao desgaste, ao choque térmico e ao ataque de ácidos permitem o emprego desse material, que também é semicondutor, em abrasivos, na indústria de refratários, blindagem de aeronaves, microeletrônica e outras aplicações.

A descoberta surgiu como desdobramento de um projeto para a fabricação do carbeto de silício da palha de arroz, desenvolvido anteriormente pelo mesmo grupo de pesquisa. “Quando fizemos a análise química do resíduo da palha de cana queimada, vimos que também era uma fonte rica em sílica”, explica a professora Ruth Kiminami, coordenadora do projeto.

A sílica foi então misturada a uma fonte de carbono como grafite e colocada em um forno especial com atmosfera controlada, sem oxigênio, para a formação do carbeto de silício. O material é obtido pela reação de redução carbotérmica, que ocorre em alta temperatura. “Em cerca de quatro a cinco horas, conseguimos produzir partículas bem finas de carbeto de silício, entre 1 a 5 micrômetros, utilizadas em aplicações mais avançadas”, diz Ruth.

O método usado atualmente em escala industrial emprega uma mistura da sílica com carbono. O composto, após ser colocado em um forno elétrico com temperatura superior a 2.400°C durante 32 a 40 horas, resulta em blocos de silício que precisam ser processados mecanicamente por britagem e moagem. “O processo que usamos dispensa as etapas adicionais de britagem e moagem, que encarecem o custo do produto”, ressalta.

Em outra pesquisa, a palha de cana picada, colocada em um circuito fechado movido a alta temperatura, resulta no final do processo em três produtos com aplicações em áreas distintas – um bioóleo com potencial de utilização na indústria química, um fino pó de carvão vegetal que pode ser empregado na produção siderúrgica e um gás com alto poder calorífico, composto de monóxido de carbono, metano e hidrogênio, indicado tanto para alimentar o próprio reator como para geração de energia elétrica.

O processo de termoconversão utilizado é chamado de pirólise rápida. “É uma quebra molecular feita com alta temperatura em poucos segundos”, explica o professor Luis Augusto Barbosa Cortez, da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), coordenador do projeto. Iniciado há dez anos, o projeto resultou na empresa Bioware, incubada no Centro de Tecnologia da universidade com apoio da FAPESP como parte do programa Pesquisa Inovativa na Pequena e Micro Empresa (Pipe).

Para obter um elevado rendimento de bioóleo, os pesquisadores utilizam a técnica chamada de leito fluidizado borbulhante, que resulta da combinação de ar e areia e temperaturas médias em torno de 550ºC. Na porta de entrada ou leito do reator é colocado carvão vegetal para dar início ao processo de aquecimento. Quando a temperatura chega a 600ºC, a areia é colocada no reator e soprada para formar o leito fluidizado, onde a biomassa seca picada é colocada para ser degradada e transformada em produtos como o bioóleo, de coloração escura e bastante viscoso, que pode ser empregado como insumo químico, combustível em turbinas e caldeiras, substituto do fenol petroquímico em resinas e aditivo na formulação de concreto celular para construção civil.

“Misturado ao pó de carvão obtido no processo apresenta características como alta resistência mecânica, com 75% de carbono, e baixo teor de vapores voláteis, no máximo 25%, necessárias para a utilização na fabricação de aço”, diz o pesquisador Rodrigo Jordan, que participa do projeto com uma bolsa de pós-doutorado.

O vapor utilizado para produção de bioóleo, depois de passar por um processo de lavagem, resulta em uma água ácida, que pode ser aplicada tanto como bioestimulante para crescimento de plantas como bioinseticida na cultura do feijão. Os gases liberados no processo de pirólise podem ser utilizados para alimentar caldeiras ou no próprio processo de combustão do reator, portanto tudo se aproveita da palha. A planta piloto tem capacidade para processar 200 quilos de palha por hora, transformados em 80 quilos de óleo e 50 quilos de carvão.

Cortez, que há mais de uma década estuda outros usos para a cana além do açúcar e álcool, coordena, entre outros projetos, uma pesquisa sobre a agroindústria canavieira do estado de São Paulo, dentro do Programa de Pesquisa em Políticas Públicas da Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo ), em parceria com a Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (Apta).

“Hoje, dentro do sistema de produção utilizado, a eficiência da cana está em torno de 28%”, diz. O cálculo é feito com base na energia contida na cana dividida em partes iguais entre açúcar, bagaço e palha, ou seja, um terço para cada uma delas. “Usando o sistema de pirólise para aproveitamento da palha, acredito que essa porcentagem poderá ficar entre 50% e 60%.”

Fonte: Revista Fapesp/EcoDebate