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Cada processo de inovação possui características próprias que dificultam sua generalização. No caso de um setor estritamente tradicional, como o sucroalcooleiro, esse processo apresenta um alto grau de especificidade (Dantas et al., 2006). Seguem algumas áreas de conhecimento envolvidas no desenvolvimento e pesquisa tecnológica no cultivo da cana-de-açúcar e na produção do bioetanol:

a. Pesquisas de Biotecnologia

O campo de propulsão de melhoramento genético de uma variedade da cana abrange projetos de longo prazo e com um custo elevado. Para ser lançada no mercado, uma nova variedade leva cerca de 10 anos de pesquisa e desenvolvimento. A biotecnologia amplia

consideravelmente a variabilidade genética disponível, pois permite a utilização da variabilidade existente em todos os seres vivos. Assim, quando uma característica desejável não e encontrada no genoma da espécie de interesse, mas o gene responsável por essa característica é identificado em outra espécie, tal gene pode ser transferido para a espécie a ser melhorada. As variedades transgênicas de cana, associadas ao manejo varietal, promoverão um aumento de 30%, até 2025, associando a produtividade agrícola (tonelada de cana por hectare) com a qualidade da cana (percentual de pol da cana) (CGEE, 2009).

Um exemplo da aplicação de estudo da biotecnologia na produção de bioetanol é o que está sendo realizado com animais da raça moxotó, espécie caprina nativa brasileira que se alimentam da vegetação da caatinga, tendo no estômago diversas bactérias que ajudam na digestão do pasto. As enzimas dessas bactérias são foco de uma pesquisa realizada em conjunto entre pesquisadores da Embrapa Agroenergia, da Embrapa Caprino e Ovinos, da Universidade de Brasília (UnB), e da Universidade Católica de Brasília (UCB). Qualquer planta possui polímeros de glicose que podem ser fermentados para produzir o etanol, se as enzimas para quebrar esse material forem identificadas, elas poderão ser utilizadas no processo industrial de fabricação do bioetanol. Esse biocombustível poderá ser produzido com restos da produção agrícola, como o bagaço de cana-de-açúcar e outras plantas. Esse projeto está sendo financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq/MCT) e pela Fundação de Apoio e Amparo à Pesquisa do Distrito federal (FAP-DF). (MCT, 2010)

b. Tecnologia de bioetanol de segunda geração

Considera-se como segunda geração a tecnologia de obtenção do etanol a partir da matéria sólida da cana-de-açúcar – o bagaço – por meio do processo da hidrólise enzimática (hidrólise lignocelulósica) (CGEE, 2009). O processo já é feito em laboratórios, mas ainda não há uma forma de produzi-lo em escala industrial, pois faltam catalisadores que permitam a reação de forma econômica e eficaz; seja com ácido ou com enzima. As principais vantagens da hidrólise do bagaço em relação a outras matérias-primas é que o bagaço é resíduo do processo de primeira geração, ele já está na usina, é homogêneo e relativamente limpo. O processo pode levar a usina a produzir outros produtos de valor agregado, transformando-a em uma biorrefinaria, que pode ser pode ser definida como um complexo integrado capaz de produzir diferentes produtos (combustíveis, químicos e eletricidade) com base no uso integral de diferentes biomassas. Hoje, a produção de bioetanol da cana-de-açúcar

já pode ser considerada um exemplo de biorrefinaria, com a produção combinada de açúcar, bioetanol e alguns outros produtos químicos, assim como potência e calor com base na biomassa residual (Macedo, 2005 apud CGEE e BNDES, 2008). Biorrefinaria é, segundo Cortez et al. (2010) um processo integrado no qual a biomassa é convertida em produtos de maior valor agregado com emissões de CO2 nulas ou próximas a zero, assim, ela oferece

possibilidade de as indústrias serem sustentáveis e de baixo impacto ambiental.

Em um projeto envolvendo a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e o Centro de Tecnologia Canavieira (CTC), a Dedini Indústrias de Base vem testando em escala-piloto um processo para a produção de bioetanol, com base no bagaço e palha de cana, por meio de um tratamento que combina hidrólise com ácido diluído. No âmbito desse projeto, está em operação uma unidade de 5 mil litros de bioetanol de capacidade diária, instalada em uma usina de açúcar e bioetanol, visando à determinação de parâmetros de engenharia de processos para o dimensionamento de unidades de maior porte (Dedini 2008 apud CGEE e BNDES, 2008).

A Petrobras instalou no Cenpes um reator para hidrólise enzimática e, por iniciativa do Ministério de Ciência e Tecnologia, outra plataforma para hidrólise enzimática de bagaço de cana em escala-piloto está sendo implementada no CTBE. Essa plataforma dá seqüência a um projeto em escala de laboratório, envolvendo 20 unidades de pesquisa no Brasil com parcerias no exterior e uma centena de pesquisadores de universidades e centros de pesquisa brasileiros. O objetivo desses projetos, em escala reduzida e experimental, é desenvolver e testar tecnologias que possam ser implantadas em unidades comerciais competitivas. Como os recursos disponíveis são limitados, é essencial avaliar quais são os itens realmente vitais para a consolidação da tecnologia. Ainda não há consenso sobre qual seria a melhor opção tecnológica para a produção do bioetanol de segunda geração, os pesquisadores requerem a construção das primeiras plantas comerciais, no intuito de que melhores resultados seriam aprendidos através do aprendizado (CGEE e BNDES, 2008).

Há uma empresa privada que já está bastante avançada em um processo de hidrólise, mas em vez da rota enzimática, está utilizando a rota ácida. Um dos projetos de etanol financiados pela FINEP é o da Dedini S/A Indústrias de Base, a empresa investe no desenvolvimento de processos inovadores que aumentem a produtividade do etanol por meio da otimização e melhoria de processos (Revista Inovação em Pauta, 2010).

c. Mecanização

A mecanização é uma inovação tecnológica muito importante no setor sucroenergético, a questão ambiental das queimadas, o problema social do uso da mão-de- obra na colheita e a redução de custos figuraram entre os fatores principais que fizeram desta tecnologia uma das mais difundidas neste momento. Mas, mecanizar exige uma mudança na gestão do canavial, pois a questão não se simplifica à compra do maquinário. A entrada da mecanização exige um realinhamento na estrutura da plantação, onde há alterações desde a forma de plantar até a forma de colher a cana.

A mecanização de baixo impacto está ligada ao plantio direto, à colheita de cana crua e ao tráfego intenso de equipamentos, ainda que estes fatores se apresentem, no momento, como entraves para a adoção em larga escala dessa técnica. A expectativa e que as limitações impostas pelos padrões atuais das máquinas e equipamentos usados sejam superadas pela adoção de um novo modelo de mecanização (CGEE, 2009). Estão sendo realizadas pesquisas que buscam trazer inovações tecnológicas radicais na área de mecanização.

A mecanização na colheita está ligada à gradual adequação das usinas sucroalcooleiras à legislação ambiental; que estabelece prazo para o fim da queima da palha da cana nos principais estados produtores, e tem causado apropriação de inovações tecnológicas ligadas à mecanização. A lei nº 11.241 estipula um cronograma gradativo de extinção da queima da cana; que deve ser banida em São Paulo até 2021 em áreas mecanizáveis; e até 2031 em áreas não-mecanizáveis. Apesar do alto nível de tecnologia das colhedoras, há situações limitantes para o trabalho; como chuvas, onde não é aconselhável utilizar a colhedora devido à compactação do solo; e a topografia do terreno, que é restritiva a terrenos com declividade de até 12% (Bittencourt, 2008).

Em relação à mecanização de precisão, há demanda de desenvolvimento de instrumentos para automação, tecnologias de sensoriamento remoto, estratégia de amostragem do solo, uso de GPS e GIS – Sistema de Informação Geográfico, entre outros, estão sendo adaptados e desenvolvidos para o uso agrícola. Tem-se a robótica como uma das tecnologias emergentes na agricultura de precisão e com grande potencial de aplicação na lavoura de cana-de-açúcar em todas as etapas da cultura (Cortez et al., 2010).

A maioria das máquinas usadas no cultivo da cana-de-açúcar hoje são adaptações daquelas utilizadas na cultura de grãos. Muitas vezes a adaptação não chega a atender as necessidades características da cultura de cana, o que pode gerar problemas específicos como a compactação do solo. Sendo assim, há um vasto caminho de desenvolvimento tecnológico

para ser traçado especificamente para a cultura do setor. E nesse sentido também está sendo desenvolvido o trabalho de algumas redes formadas por usinas produtoras, centros de pesquisa e fornecedores de maquinário.

d. Redução da Vinhaça

A vinhaça, ou vinhoto, é o resíduo que sobra da destilação do etanol, e se constitui em um problema ecológico na produção do biocombustível, ela era lançada em corpos d’água, provocando prejuízo ambiental. Após estudos, verificou-se que ela apresenta grande concentração de nutrientes (como potássio, matéria orgânica, nitrogênio), o que estimulou o aproveitamento desse resíduo nas lavouras de cana para aumentar a produtividade dos canaviais, trazendo benefícios econômicos e ambientais (CGEE, 2009).

Estão sendo desenvolvidos diversos projetos para introdução de tecnologias que reduzam o problema da vinhaça. Configuram entre eles a diminuição da quantidade de álcool que irá resultar em vinhaça, o uso da vinhaça para fazer a fertirrigação, e a utilização da vinhaça para a produção de eletricidade e de biogás.

A indústria produtora de equipamentos para montagem de usinas produtoras está desenvolvendo tecnologia em escala industrial para produção de etanol com a estruturação de uma nova planta em que a produção de vinhaça é reduzida pela metade, devido ao aumento do teor alcoólico na fermentação. Isso ocorre porque foram desenvolvidos equipamentos que se integram à estrutura da usina e melhoram o controle de temperatura, dos sistemas de refrigeração e incluem leveduras especiais no processo.

Essa inovação tecnológica é fruto da formação de uma rede entre a Dedine; a Fermentec, empresa paulista de consultoria em fermentação alcoólica; e a Thermax, empresa indiana. Além da redução do impacto ambiental causado pela vinhaça na produção de etanol, outra vantagem dessa tecnologia é a diminuição do custo de produção, pois a economia na usina com o alto nível de fermentação pode chegar a quatro reais por tonelada de cana moída, segundo dados apresentados pelas próprias empresas parceiras no desenvolvimento desta tecnologia. A implantação desta tecnologia não interfere na cogeração de energia elétrica. Também participaram do processo de desenvolvimento tecnológico a Esalq/USP, o Departamento de Química da USP e a Universidade Federal de Santa Catarina. A Fermentec iniciou esse projeto com o apoio financeiro do CNPq e depois da FAPESP (DEDINI, 2010).

e. Biopolímeros

Biopolímeros são os plásticos biodegradáveis (Macedo, 2005 apud CGEE e BNDES, 2008). A tecnologia de fabricação do plástico a partir de bioetanol é uma das grandes descobertas tecnológicas do setor, pois aponta que o bioetanol tem outros usos além daquele como biocombustível para veículos, o que aumentou em muito as perspectivas de abertura de mercado.

O biopolietilino é resultado de um processo de polimerização equivalente aos processos já conhecidos e dominados, tendo como grande diferencial a obtenção do eteno, que possui pureza adequada para qualquer processo de polimerização e permite a obtenção de qualquer tipo de polietileno, ele é produzido por desidratação do etanol da cana-de-açúcar, resultando no desenvolvimento e na produção de resinas termoplásticas. Um subproduto da produção do Polipropileno Verde é a água, que pode ser reutilizada em diferentes etapas agrícolas ou do processo industrial (BRASKEN, 2010).

A Brasken tem capacidade de produção de 12 toneladas/ano de biopolímeros em uma planta piloto, e anunciou investimentos para começar em 2011 a produção de 200 mil toneladas/ano de polipropileno. A Dow Chemical noticiou a criação do primeiro pólo alcoolquímico com previsão para produzir 350 mil toneladas/ano a partir de 2011. A Copersucar, em parceria com o grupo belga Solvay, deve produzir 120 mil toneladas. Caso os investimentos previstos se concretizem, a indústria alcoolquímica demandará 650 milhões de litros do etanol por ano (UNICA, 2010).

A Cosan, por exemplo, direciona a produção de uma usina quase inteira para atender um contrato de fornecimento realizado com a Brasken, que utilizará a matéria-prima fornecida para fabricar as tampas de embalagens da Tetrapark com polipropileno verde.