Lokale forhold: Utfordringer og muligheter

Mais de um quarto da energia usada no Brasil tem origem vegetal. O Balanço Energético Nacional de 2004 registra que de um uso total de 213 Mtep (milhões de toneladas equivalentes de petróleo), 58 Mtep eram de biomassa vegetal, distribuídos em partes mais ou menos iguais entre a lenha e a cana de açúcar. Na maioria dos países, esta forte dependência é um sinal de subdesenvolvimento, pois é a fonte de energia mais simples e antiga usada pelo homem, ainda hoje, de forma primitiva (INEE, 2012).

No Brasil, porém, grande parte da biomassa energética é produzida comercialmente: a lenha, que transformada em carvão vegetal (CV) é usada na siderurgia e a cana de açúcar usada na produção de açúcar, álcool combustível e energia elétrica. As transformações da energia da biomassa em energia útil, no entanto, são feitas, técnica e economicamente, com eficiência muito abaixo do possível. O INEE (INSTITUTO NACIONAL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA) estima que pelo menos 25 Mtep hoje desperdiçados, poderão

ser transformados em energia útil a partir de um trabalho sistemático que envolve mais mudanças culturais do que avanços tecnológicos (INEE, 2012).

Na verdade, as energias com esta origem nunca foram tratadas pelas autoridades como as fontes mais "nobres", tais como a hidráulica, petróleo, gás natural, carvão mineral e nuclear, para as quais existem políticas energéticas específicas (INEE, 2012).

Biocombustível ou Agrocombustível é qualquer combustível de origem biológica não fóssil, normalmente produzido a partir de espécies vegetais. O material orgânico gera energia, e o biocombustível/agrocombustível é fabricado em escala comercial a partir de produtos agrícolas como a cana-de-açúcar, mamona, soja, canola, babaçu, mandioca, milho, beterraba, algas etc. Assim sendo, optar-se-á neste trabalho pelo uso do termo “Agrocombustível”, pois se faz mais pertinente e adequado uma vez que a matéria-prima é oriunda da agricultura, é cultivada para este fim.

No passado, todas as necessidades de energia das usinas de cana eram supridas por terceiros. Para produzir o calor, inicialmente, era usada a madeira das florestas (lenha), prática que ao longo de séculos foi a principal causa de destruição da mata atlântica nordestina e do norte do Rio de Janeiro. Mais tarde esta indústria passou a consumir também óleo combustível. Enquanto isso, eram queimados nos campos ou em grandes piras, os resíduos combustíveis da agroindústria, que contêm 2/3 da energia da cana (a energia restante está no caldo da cana que é transformado em álcool ou açúcar) (INEE, 2012).

Aos poucos, a tecnologia da queima do bagaço foi dominada e a crise do petróleo trouxe uma modernização tal que as usinas conseguiram chegar ao final dos anos 90 “auto-suficientes” em energia. No início deste século, começaram a exportar energia para o setor elétrico, processo ainda em estágio inicial, mas que deve crescer com a queda de barreiras institucionais do setor elétrico a partir do Marco Regulatório (2004) que reconhece a Geração Distribuída. O crescimento da demanda pelo álcool deve aumentar a produtividade e em uma dezena de anos os desperdícios observados devem

ser reduzidos substancialmente e suprir, de 10 a 15%, a energia elétrica do país (INEE, 2012).

A opção pela cana-de-açúcar tem justificativa na sua eficiência energética, pois a cana-de-açúcar é uma gramínea semiperene e de safra anual. Em seu processo fotossintético utiliza a energia solar para transformar o dióxido de carbono e água em açúcares simples. Em algumas plantas, o primeiro produto da fixação do CO2 detectado não é a molécula de três

carbonos do PGA (duas moléculas de 3-fosfoglicerato formadas a partir da quebra imediata dos compostos de 6 carbonos resultante), mas sim a molécula de quatro carbonos do oxalacetato, e as plantas que empregam esta via são comumente chamadas de plantas C4 (RAVEN et al., 1996; RICKLEFS, 1996).

O oxalacetato é formado quando o dióxido de carbono liga-se ao fosfoenolpiruvato (PEP) numa reação catalisada pela enzima PEP carboxilase, que é encontrada no citoplasma das células das plantas C4. O oxalacetato é então reduzido a malato nos cloroplastos da mesma célula ou convertido ou convertido no aminoácido aspartato após a adição de um grupo amino. Na próxima etapa o malato ou aspartato desloca-se das células do mesófilo para as células da bainha vascular da folha, onde é descarboxilado produzindo CO2

e piruvato (RAVEN et al., 1996; RICKLEFS, 1996).

O CO2 entra no Ciclo de Calvin e reage com a RuBP (açúcar de 5

carbonos contendo dois grupos de fosfato – ribulose 1,5 bisfosfato resultante do composto inicial e final do Ciclo de Calvin) para formar PGA e outros intermediários do ciclo. Ao mesmo tempo, o piruvato retorna às células do mesófilo, onde reage com ATP (adenosina trifosfato, [nucleoídeo consistindo em adenina, uma ribose e três grupos fosfato] a maior fonte de energia disponível no metabolismo (RAVEN et al., 1996; RICKLEFS, 1996).

Na hidrólise, a ATP perde um fosfato transformando-se em adenosina difosfato [ADP], liberando energia para formar mais uma molécula de PEP. Consequentemente, a anatomia das folhas de plantas C4 permite uma separação espacial entre a via C4 e o Ciclo de Calvin. A fixação de CO2 nas

plantas C4 tem um custo energético maior do que o das plantas C3, pois para cada molécula de CO2 fixada na via C4, uma molécula de PEP precisa ser

regenerada a um custo de dois grupos fosfato por ATP (RAVEN et al., 1996; RICKLEFS, 1996).

Assim, as plantas C4 necessitam, ao todo, de cinco ATPs para fixar uma molécula de CO2, enquanto que as plantas C3 necessitam de apenas três. Alta

concentração de CO2 e baixa concentração de O2 limitam a fotorrespiração,

consequentemente, as plantas C4 têm uma vantagem evidente, porque o CO2

fixado pela via C4 é essencialmente “bombeado” das células do mesófilo para as células da bainha vascular, mantendo assim uma alta razão CO2/O2 no sítio

de ação da RuBP carboxilase (RAVEN et al., 1996; RICKLEFS, 1996).

Esta alta razão favorece a carboxilação da RuBP e adicionalmente, uma vez que tanto o Ciclo de Calvin quanto a fotorrespiração localizam-se na camada de células da bainha vascular, mais interna, qualquer CO2 liberado

pela fotorrespiração, para as camadas mais externas de células do mesófilo, pode ser fixado novamente pela via C4 que opera nestas células. Há, portanto, um impedimento de que o CO2 liberado pela fotorrespiração escape da folha

(RAVEN et al., 1996; RICKLEFS, 1996).

Além disso, as plantas C4 utilizam com maior eficiência o CO2

disponível, isto em parte, deve-se ao fato de que a enzima PEP carboxilase não é inibida pelo O2. Como resultado, as taxas de fotossíntese líquida de

certas gramíneas C4, tais como o milho, cana-de-açúcar e o sorgo podem ser duas a três vezes maiores do que as taxas de gramíneas C3, tais como o centeio, aveia e arroz, sob as mesmas condições ambientais (RAVEN et al., 1996).

Devido ao fato de as plantas C4 terem evoluído inicialmente nas regiões tropicais, elas são especialmente adaptadas a condições ambientais caracterizadas por altas intensidades luminosas, temperaturas elevadas e à seca. A faixa ótima de temperatura para a fotossíntese das plantas C4 é muito maior do que aquela para a fotossíntese das plantas C3. As plantas C4 crescem mesmo em temperaturas que poderiam, eventualmente, ser letais para muitas espécies C3. Devido à sua eficiência no uso do CO2 as plantas C4

abertura estomática e, com isso, minimizar consideravelmente a perda de água (RAVEN et al., 1996; RICKLEFS, 1996).

Devido à todos estes fatores positivos da cultura e produção de cana-de- açúcar, deveria ser realmente considerada a possibilidade da substituição mais efetiva da indústria petroquímica pela indústria alcoolquímica.

A cana-de-açúcar foi descrita por Linneu, em 1753, como Saccharum officinarum e Saccharum spicatum. A classificação taxonômica sofreu inúmeras modificações. Até hoje, a maioria dos técnicos aceita aquela feita por Jeswiet, qual seja: gênero: Saccharum; espécies: S. barberi, Jeswiet; S. edule, Hask; S. officinarum; S. robustum, Jeswiet; S. sinensis, (Roxb) Jeswiet e S. spontaneum, L. As canas plantadas no mundo inteiro são híbridos dessas variedades botânicas. Entretanto, convencionou-se chamar todos esses híbridos de “variedades”, dando-lhes nomes compostos de siglas da instituição que efetuou o cruzamento, do ano em que o mesmo foi realizado e um número seqüencial das seleções (CESNIK & MIOCQUE, 2004).