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Inovação Unicamp

Pesquisa e Desenvolvimento em Etanol

Publicado em 07 agosto 2006

A Oxiteno apresentou ao Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES), em julho, um projeto de desenvolvimento de uma biorrefinaria, para obter produtos hoje derivados de petróleo a partir da cana-de-açúcar. A empresa quer financiamento do banco, dentro das novas linhas de apoio à inovação, para viabilizar comercialmente o processo de obtenção de etanol por hidrólise da celulose e da hemicelulose, que são dois terços da planta de cana; e de etilenoglicol e propilenoglicol, por hidrogenólise, a partir de açúcares. O barateamento do processo de produção de etanol tornará viável também sua utilização como matéria-prima para a linha de produtos da empresa.
O presidente da Oxiteno, Pedro Wongstchowski, não revela o valor do investimento; o banco, por outro lado, não comenta projetos em avaliação. Previsto para chegar ao fim em seis anos, o projeto inclui a construção e entrada em operação da planta em escala industrial para produção pela via verde de produtos hoje só obtidos por via petroquímica. A atividade de pesquisa e desenvolvimento (P&D) é central: a biorrefinaria só chegará à operação plena, como planejado, se resolvidos os problemas tecnológicos que ainda impedem a viabilidade comercial da hidrólise e da hidrogenólise. A hidrogenólise — quebra de moléculas de açúcar por meio da reação com hidrogênio — interessa à Oxiteno pelo fato de a empresa já produzir etilenoglicol.
A corrida pelo desenvolvimento da tecnologia de produção de etanol a partir de celulose e hemicelulose é mundial. Para a Oxiteno, é especialmente estratégica: se o projeto for bem sucedido, a empresa do Grupo Ultra será a única indústria química no planeta a dominá-la — para obter não etanol combustível, mas a matéria-prima que tornará seus produtos muito mais competitivos. O projeto apresentado ao BNDES não é a única frente da Oxiteno: a empresa trabalha com a Diretoria Científica da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) para financiar, dentro do programa Parceria para Inovação Tecnológica (PITE), pesquisadores interessados em criar o conhecimento necessário à inovação na área.
Na entrevista concedida no dia 26 de julho na sede da Oxiteno, em São Paulo, Pedro Wongstchowski contou a Mônica Teixeira como a empresa chegou à biorrefinaria, qual sua importância estratégica para os negócios da Oxiteno, e destacou a pró-atividade do banco como fator importante para a idéia se concretizar no projeto apresentado.

Por que a Oxiteno decidiu investir no desenvolvimento de uma biorrefinaria?
Apenas um terço da biomassa contida na planta da cana é, atualmente, aproveitada para a produção de açúcar e, eventualmente, etanol. O primeiro grande desafio a ser enfrentado nesse assunto é como aproveitar os dois terços restantes da planta. A tentação é óbvia: trata-se de transformar em açúcar, ou em álcool, a celulose e a hemicelulose contidas no bagaço da cana e, também, nas pontas e na palha — que, hoje, são queimadas ou deixadas no campo. Foi o que o presidente Bush chamou, recentemente, de "cellulosic ethanol". A Oxiteno resolveu trabalhar nisso também — há muita gente interessada, em todo o mundo. O que nós fizemos? Há dois anos, começamos pelo levantamento do estado da arte — uma equipe fez a pesquisa bibliográfica e leu tudo o que consideramos relevante. Depois, uma missão viajou durante seis semanas pelo mundo, visitando pessoas e entidades que tinham trabalhos nessa área, em escala de laboratório ou em projetos de maior escala — plantas de demonstração, protótipos e plantas piloto. A missão focou-se especialmente em unidades localizadas nos Estados Unidos, Canadá e Suécia.

Como os senhores planejam trabalhar no desenvolvimento da biorrefinaria?
Estamos trabalhando em diversas frentes. Fizemos um trabalho no nosso laboratório e depositamos o pedido de uma patente de hidrólise ácida no INPI [Instituto Nacional da Propriedade Industrial]. Contratamos uma empresa sueca para elaborar o projeto conceitual de uma unidade comercial de hidrólise ácida, acompanhado do scale-down para uma unidade de demonstração, que estará concluído em dois meses. Por que sueca? Pelo fato de eles entenderem de celulose, de dominarem a tecnologia de manuseio de sólidos. Nossa intenção é montar essa unidade de demonstração em uma destilaria existente, com a qual estamos conversando. Estamos também em estágio avançado de entendimento com a FAPESP para fazer uma chamada de projetos de pesquisa nas áreas de metodologia analítica, hidrólise ácida e enzimática, caracterização de produto, estudos sobre lignina — um componente que é necessário "isolar", em algumas etapas do processo. O objetivo, nesse caso, é obter o conjunto do conhecimento científico que nos permita gerar a inovação, aplicado especialmente ao projeto de hidrólise — mas não só a ele. Até há pouco, internamente, estávamos mais direcionados para a hidrólise ácida. No entanto, acabamos de montar um time, em separado, para estudar a hidrólise enzimática. Trabalharemos com ambas em paralelo, a despeito de um certo ceticismo em relação à via enzimática, pelo menos no curto prazo: há tanta gente com opinião contrária à nossa, que decidimos admitir a hipótese de estarmos errados. Já identificamos grupos brasileiros que têm conhecimento acadêmico no assunto — em Recife, Fortaleza, São Paulo e no Rio. Estamos começando a engajar essas pessoas em um trabalho mais sistemático.

Essa é a frente da hidrólise?
Isso. Uma segunda frente é o processo chamado hidrogenólise, que parte de açúcares visando a obter álcoois — não etanol, mas dióis. Em particular, o etilenoglicol e o propilenoglicol. Não por acaso, o etilenoglicol é um dos principais produtos fabricados pela Oxiteno. No mundo todo, esse produto é obtido, exclusivamente, por rota petroquímica. Mas pode também ser obtido por hidrogenólise a partir de açúcares. Temos dois projetos cooperativos, com entidades no exterior, para o desenvolvimento do processo de hidrogenólise — que vão nos permitir fabricar o "etilenoglicol verde". Estamos tentando montar uma rede de aliados, no Brasil e fora do Brasil, na área acadêmica e na área tecnológica. Em resumo, esse é o projeto submetido ao BNDES, acrescido da construção de uma primeira unidade, com escala industrial, usando os novos processos, de hidrólise e de hidrogenólise. Isso por entendermos que uma tecnologia só está demonstrada depois de estar em uso em uma unidade de tamanho industrial, operando por um tempo razoável. Só aí é que se pode dizer que a tecnologia foi dominada e que, portanto, se está em condições de reproduzi-la e difundi-la. O projeto é para ser desenvolvido em seis anos. O BNDES foi muito pró-ativo, mostrou muito interesse em que submetêssemos o pedido de financiamento, na linha de inovação.

A biorrefinaria só começará a operar quando a produção de álcool a partir da celulose estiver resolvida?
No projeto está incluído, também, a produção de um produto alcoolquímico usando novas tecnologias. Queremos construir uma destilaria de álcool, exclusivamente para efeito químico, mas usando não as tecnologias convencionais — que, segundo nossos especialistas, são muito intensivas em energia. Hoje, gastam-se cinco toneladas de vapor por tonelada de álcool produzido. Podemos fazer com três toneladas de vapor. Idealmente, no desenho final, deseja-se o aproveitamento integral da biomassa produzindo açúcares e álcool, como intermediários; produzindo, subseqüentemente, por rota química inovadora, um derivado do etanol e, por hidrogenólise, a partir dos açúcares, os -glicóis. Isso para daqui a seis anos. Construir uma destilaria usando um melhor sistema de vapor é algo que dá para ser feito hoje, com razoável segurança, sem grandes riscos tecnológicos. Mas a hidrólise e a hidrogenólise são problemas a serem resolvidos, dependem do resultado de P&D. O projeto foi estruturado em três fases — dependendo da velocidade do desenvolvimento das tecnologias.

O que o senhor considera mais incerto?
A hidrólise não é ainda um processo comercialmente disponível. Consegue-se fazer hidrólise ácida ou enzimática hoje, mas com rendimentos e investimentos que não viabilizam, economicamente, a operação. Em ambas, há problemas mecânicos importantes. O bagaço entope, pára, explode, não reage... A empresa sueca, que está nos ajudando no projeto de hidrólise, conhece a tecnologia de manuseio desses sólidos. Hoje, a hidrólise, ácida ou enzimática, é um processo conhecido, com rendimento medíocre, com elevados investimentos e com problemas mecânicos que impedem um scale-up seguro. No laboratório, é uma coisa; em escala gigantesca, é outra. Em resumo: o rendimento não viabiliza a operação comercial, e há problemas mecânicos e construtivos.

No momento, qual é a equipe trabalhando no assunto biorrefinaria?
Temos uma task force de cinco pessoas, dedicadas full time a esse projeto: químicos e engenheiros químicos, inclusive dois doutores.

O que moveu a Oxiteno na direção desse projeto?
Nós temos dois grandes negócios hoje — o negócio de derivados de óxido de eteno e o negócio de solventes oxigenados. Alguns podem ser produzidos a partir do etanol. Na linha do óxido de eteno e derivados, nosso produto principal é o etilenoglicol, que pode ser obtido por uma rota verde e, se todos os projetos funcionarem, muito competitivamente, quando comparado com a alternativa petroquímica. Há também a produção de eteno, que não está desenhada nesse projeto — porque a produção de eteno a partir de álcool não tem inovação de nenhum tipo. É um processo tecnologicamente conhecido, dominado e que já foi praticado no Brasil. O problema de fazer eteno a partir de álcool é custo. Ao preço de mercado atual do álcool, não se consegue fazer eteno mais barato do que pela via petroquímica. No entanto, se desenvolvermos o aproveitamento integral da biomassa, a partir da cana-de-açúcar, o custo de produção do álcool vai cair a ponto de induzir uma redução no seu preço de mercado, permitindo a produção de eteno a partir dele. Hoje, no Brasil, o eteno é um produto escasso, limitado — existem três centrais petroquímicas que não vão crescer substancialmente. A chamada refinaria petroquímica, em fase de projeto para Itaboraí, no Rio de Janeiro, gerará 1,3 milhão de toneladas por ano de eteno a partir de 2012. Até lá não haverá disponibilidade adicional significativa de eteno. Para a Oxiteno, o projeto não significa uma diversificação — é um fortalecimento dos nossos negócios atuais, com uma base química diferente, mas atendendo aos mesmos mercados. Trata-se de manter e fortalecer nosso negócio central, no qual temos posição muito forte na América Latina.

Fora do Brasil, há outras empresas com projetos semelhantes a esse?
Evidentemente há muita gente trabalhando na obtenção de etanol a partir de celulose — inclusive a Shell. Uma das empresas que visitamos no Canadá tem a Shell como sócia. Mas o foco, em geral, é energia. Com foco em química, não vejo ninguém. Existem algumas empresas que querem fazer plástico biodegradável pela via verde. A Dow, por exemplo, fez uma joint venture com a Cargill e investiu cerca de US$ 300 milhões para isso. Mas desistiu: entregou a sua metade para o outro sócio. O que acontece é o seguinte: não há nenhum indício de que se consiga fazer termoplásticos biodegradáveis, no curto prazo, a custo aceitável. Não há nenhum grande problema tecnológico para fazê-los a um custo alto. Mas o consumidor não está disposto a pagar três vezes o preço por causa do "green". Em condições de semelhança de preço, o consumidor adoraria o plástico biodegradável. Mas se tiver de pagar o triplo, ele pára de adorar.

Qual a estratégia geral da Oxiteno para P&D?
No nosso negócio corrente, fazemos a maior parte da nossa pesquisa internamente. Mas a biomassa é um negócio novo. Então resolvemos não montar uma equipe interna de pesquisa — pesquisa no sentido experimental. Decidimos fazer tudo com a academia, por ser uma área com a qual não temos familiaridade. Uma equipe de pesquisa nesses assuntos levaria cinco anos para começar a trabalhar eficientemente. Teríamos de contratar e treinar gente, definir métodos... Para que fazer isso se há recursos já disponíveis na academia, no Brasil e fora do Brasil? Por exemplo, no processo de hidrogenólise, estamos abrindo diversas frentes, pois decidimos não seguir um caminho linear — ou seja, vamos tentar vários métodos ao mesmo tempo. Uma das linhas de trabalho em hidrogenólise é um acordo de cooperação com uma empresa inglesa de tecnologia que já tem muito trabalho na área de processos de hidrogenólise. Fizemos um acordo com eles e vamos trabalhar juntos daqui em diante. O trabalho experimental vai ser feito lá, porque eles já têm tudo: o laboratório, a planta piloto... Seremos co-proprietários da tecnologia, se ela vier a ser desenvolvida.

Qual o panorama da pesquisa brasileira relacionada à produção de etanol a partir de celulose e hemicelulose?
Minha impressão até agora é a seguinte: para chegar à exploração comercial, há um quebra-cabeça de mil peças. O que temos é um grupinho trabalhando com dez peças de uma parte do quebra-cabeça, outro trabalhando com mais dez, e assim por diante. Não há articulação e há buracos imensos, que ninguém cobriu porque ninguém se interessou. O trabalho que estamos tentando fazer é traçar o mapa e dizer: aqui falta uma área de pesquisa. Existe alguém no Brasil capaz de fazer isso? E fora do Brasil? Na chamada da FAPESP, vamos listar as áreas em que temos interesse em receber projetos. Imagino que em uma área vão aparecer quinze interessados; noutra área, não vai aparecer ninguém. Eventualmente, pretendemos perguntar o seguinte: nessa área, não há ninguém por quê? Quem é que potencialmente poderia trabalhar nessa área? Pretendemos apresentar os vazios aos grupos e dizer a eles: pesquisar aqui interessa para o Brasil, vocês não querem entrar?