Notícia

Jornal da Unicamp

Tese comprova viabilidade de planta industrial para extração supercrítica

Publicado em 23 novembro 2010

Estudo realizado pela engenheira de alimentos Juliana Martin do Prado, da Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA) da Unicamp, comprovou a viabilidade técnica e econômica para a instalação de uma planta industrial de extração supercrítica em território brasileiro. Para tanto, ela utilizou como matéria-prima modelo o cravo-da-índia e a validação da metodologia foi proposta utilizando matérias-primas de perfil agronômico e tipos de extratos diferentes como o gengibre, o cidrão, a semente de uva e o resíduo de cana-de-açúcar.

O grande destaque, de acordo com a pesquisadora, é o resíduo de cana. Trata-se de um subproduto que é pouco ou nada aproveitado pelas usinas e do qual, a partir do processo de extração, obtém-se uma cera rica em alguns compostos de interesse da indústria farmacêutica, usados especificamente no tratamento da redução de colesterol. "Acreditamos bastante nesse resíduo. Ele está totalmente disponível com custo zero e as usinas têm potencial para investir numa planta desse tipo", garantiu Prado. O estudo resultou em tese orientada pela professora Maria Angela de Almeida Meireles, coordenadora do Laboratório de Tecnologia Supercrítica (Lasefi) da FEA.

Com relação ao investimento na montagem dessas novas indústrias, a engenheira revelou que a entrada da China no mercado de equipamentos para a extração supercrítica contribuiu significativamente para a redução dos custos. Antigamente, segundo ela, os fabricantes estavam apenas nos Estados Unidos e Europa e eram necessários cerca de US$ 2 milhões para aquisição dos equipamentos necessários. Hoje, esse valor teve uma redução de praticamente 50%, ou seja, com pouco mais de US$ 1 milhão é possível implantar uma indústria de alto nível.

"É o tipo de investimento cujo retorno é bastante dependente da matéria-prima escolhida para trabalhar", argumentou a pesquisadora. Pelas suas estimativas, existe a possibilidade do tempo de retorno ser inferior a um ano, dependendo da matéria e seu valor agregado. Seguramente, disse Prado, uma indústria desse tipo trabalhará com um blend de matérias-primas, o que certamente puxará o custo para cima ou para baixo. No entanto, ela lamenta que o empresariado brasileiro ainda conserve uma velha visão de que o investimento inicial seja muito alto, além de muitas dúvidas que poderiam ser esclarecidas junto aos especialistas da área.

Prado enfatizou que o trabalho desenvolvido no Lasefi foi muito importante para mostrar que, conforme se aumenta a escala de extração, o desempenho do processo apresenta sinais altamente positivos. "Esse resultado é bastante significativo, principalmente quando se adiciona a análise de viabilidade econômica", disse. Dessa maneira, a engenheira acredita que é absolutamente viável montar uma indústria de grande porte no Brasil trabalhando com as matérias-primas nacionais. "Atualmente vendemos a planta e importamos o extrato", afirmou. Questionada a respeito do que é escala industrial em extração supercrítica, Prado explicou que isso está ligado ao volume do extrator. Em escala de laboratório os extratores vão de 3 ml até um litro. O extrator com o qual ela trabalhou em escala piloto tinha cinco litros. Já na escala industrial o volume do equipamento depende muito da aplicação. Quando a produção está focada em plantas cujo extrato tem alto valor agregado e a quantidade de matéria-prima processada não é tão alta, a partir de 50 a 100 litros já é considerado uma unidade industrial.

A supercrítica é muito usada para, por exemplo, fazer a descafeinização de café e chá. Para essas matérias-primas, cuja demanda é muito grande, existem extratores industriais de mil litros. "Para as plantas escolhidas neste trabalho, com escala reduzida e alto valor agregado, serão utilizados extratores na faixa de 100 a 400 litros", explicou Prado.

Parte da tese foi desenvolvida em parceria com empresa Centroflora, da cidade de Botucatu (SP), no âmbito do projeto Parcerias para a Inovação Tecnológica (Pite), uma linha de fomento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). A empresa financiou 40% do projeto, que teve custo total de R$ 664 mil. Prado disse que essa questão da interação universidade-empresa é muito importante, uma vez que atualmente é uma realidade distante. Para ela, é preciso que ambas as partes criem laços e aprendam a dialogar. "Estamos formando no laboratório pessoas com essa visão de conseguir fazer essa ponte, que está faltando no Brasil. É uma questão cultural. Pesquisa é uma coisa que demanda tempo e dinheiro. Mas é importante que haja investimento", assegurou.

Metodologia

Quando qualquer matéria-prima nova chega ao Lasefi e não há ideia de como é formada sua composição, a pesquisadora contou que a atuação fica sobre os compostos de interesse. A primeira coisa a ser feita é uma extração por vários métodos, inclusive as clássicas - por solventes e por arraste a vapor - para comparar com a supercrítica em diferentes condições de temperatura e pressão. A partir desses extratos é determinada a composição química e, também, a atividade biológica - antioxidante ou antimicrobiana. A partir daí, pode-se determinar, de todos os extratos, o que está mais interessante do ponto de vista fitoquímico ou de atividade biológica.

Na maioria das vezes, a supercrítica acaba sendo a mais interessante. "Escolhemos o extrato mais interessante e aumentamos a escala, trabalhando com otimização - tempo de processo, quantidade de solvente - e depois finalmente aumentamos a escala para piloto onde se trabalha com separadores. Nessa fase tentamos concentrar o composto de interesse em uma das frações", pormenorizou.

Em 25 anos de atividades, o Lasefi já caracterizou aproximadamente 40 espécies. Isso, de acordo com Prado, é bastante significativo, porque cada planta demanda um tempo considerável. "No começo eram poucas plantas e agora temos um ritmo bastante acelerado. Desenvolvemos um protocolo e sabemos o caminho a seguir. Caracterizamos várias plantas ao mesmo tempo", contou.

Tecnologia limpa

O processo começa com a colocação da matéria-prima no leito extrator. Depois de fechar toda a linha, acontece a pressurização com CO2 que escoa através do leito e atua como solvente. Com a alta pressão, ele acaba atingindo densidade próxima de líquido e na saída, quando ocorre a despressurização, ele se separa do extrato, resultando no produto final. Ele tem ainda a vantagem de poder recircular na linha. "Em termos ambientais é uma tecnologia 100% limpa", assegurou Prado.

Existem alguns casos em que o CO2 não é suficiente para extrair o composto de interesse de determinada planta. Nesses casos adiciona-se solvente em quantidade pequena - etanol ou água - para ajudar. A engenheira ressaltou que quando são usadas essas substâncias o processo continua 100% limpo. Porém, em alguns casos isso não é suficiente. "No nosso laboratório não trabalhamos com nenhum solvente tóxico, no entanto, existem alguns trabalhos usando metanol, clorofórmio ou acetona, mas essa quantidade é reduzida, ocasionando um impacto ambiental bem pequeno", acrescentou.

Quando a extração é feita com solvente orgânico o grande problema é o resíduo. Mesmo que uma pequena quantidade de CO2 fique retida após a despressurização, não há o menor problema porque é completamente atóxico, ou seja, bastante seguro, tanto do ponto de vista do consumidor quanto do operador da planta industrial. "Quando há contaminação no extrato, isso se torna também um risco para o operador", garantiu a engenheira.

O Lasefi recebeu como doação da Waters Technologies do Brasil Ltda. um cromatógrafo operando com tecnologia de extração supercrítica. Segundo Prado, ele terá a mesma função do cromatógrafo líquido (CLAE ou HPLC), no entanto seu modo operacional é diferente. Há uma redução no tempo de análise e na quantidade de solvente e, também, é possível analisar simultaneamente um número maior de substâncias por conta da pressão que é aplicada. "Como usamos diferentes solventes, conseguimos algumas metodologias de análise que não era possível obter por HPLC. Dessa maneira, agregamos outras informações", informou Prado.

A cromatografia supercrítica já existe há algum tempo, porém, ela ainda não está totalmente estabelecida. A engenheira disse que se quiser fazer uma análise de qualquer composto por HPLC, há muito material disponível na literatura e, portanto, é possível reproduzir determinadas metodologias. Com relação à nova tecnologia, ela ainda não está desenvolvida a esse ponto. "Estamos abrindo um novo campo de pesquisa", ressaltou.

Além disso, a engenheira iniciará seu pós-doutoramento na área de biocombustíveis de segunda geração. Será montado um equipamento de hidrólise para obter açúcares a partir de resíduos industriais. "Essa é a próxima etapa do Lasefi. Conhecemos muito da extração e trabalhamos também com a formação de partículas no meio supercrítico. Agora partiremos para cromatografia e as reações de hidrólise", afirmou Prado.

A engenheira de alimentos lembrou ainda que, além da pesquisa mostrar que a viabilidade técnica e econômica da implantação de uma unidade industrial no Brasil é garantida em sua integralidade, no nosso país existem profissionais altamente capacitados para atuar nesse meio. "São pessoas que podem ajudar o empresário a desenvolver um projeto e que esteja disposto a investir numa unidade desse tipo. E aqueles que acreditarem sairão na frente com muita vantagem", concluiu.

Publicação

Tese de doutorado "Estudo do aumento de escala do processo de extração supercrítica em leito fixo"

Autora: Juliana Prado

Orientadora: Maria Angela de Almeida Meireles

Unidade: Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA)

Fonte de financiamento: FAPESP/ Projeto PITE 2005/60485-1 desenvolvido em parceria com a empresa Centroflora.