Nesta seção, são esclarecidos o significado do termo ‘recursos naturais’ e o seu emprego nesta pesquisa, assim como busca-se prover um panorama geral do que são os biocombustíveis.
O primeiro objetivo desta seção é esclarecer o significado do termo ‘recursos naturais’ e como ele será empregado nesta pesquisa. O termo ‘recursos naturais’ é utilizado nesta pesquisa em concordância com o International Standard Industrial Classification of All Economic Activities (ISIC). A seção A (Agricultura, Floresta e Pesca) inclui a “exploração de recursos naturais animais e vegetais, compreendendo as atividades de produção de culturas, criação e reprodução animal, colheita de madeira e outras plantas, animais e produtos animais de fazendas ou seus habitats naturais.” (ISIC, 2008, p. 65).
A preocupação global pela geração de energia limpa e sustentável tem ganhado destaque nas últimas décadas, principalmente por dois motivos: (i) a preocupação de diversos países com a dependência da importação de petróleo e de serem reféns de uma commodity que o seu preço é
regulado por um grupo restrito de países; e (ii) o alarde provocado por grupos não governamentais e governamentais sobre os efeitos nocivos do crescente uso de fontes de energia fóssil no meio ambiente e a teórica contribuição para o efeito do aquecimento global. Preocupação esta que influenciou a criação de um tratado internacional, o Protocolo de Quioto, que estimula países signatários a cooperarem para reduzir a emissão de gases do efeito estufa na atmosfera.
Mas o que são os biocombustíveis? A produção de biocombustíveis tem como objetivo gerar energias renováveis e de menor impacto ao meio ambiente. Essa energia é produzida através da transformação da biomassa originada de plantas, animais, microrganismos e resíduos orgânicos (Quadro 4.1). O resultado dessa transformação proporciona biocombustíveis no estado sólido, líquido ou gasoso que podem ser usados em motores de veículos, geradores de energia e calor, máquinas agrícolas e compressores.
Os biocombustíveis são importantes no mix de energia internacional e brasileiro. De acordo com o relatório Bioenergy – a Sustainable and Reliable Energy Source, organizado pela International Energy Agency (IEA), a fatia da bioenergia no mix energético primário do mundo é de 13% (IEA, 2009), sendo que, dessa fatia, apenas 9% representa a participação de culturas agrícolas e 87% representa a participação da biomassa de madeira. Conforme o Balanço Energético Nacional de 2013 (BRASIL, 2013a), no ano de 2012, o Brasil produziu 2.717.483 m³ de biodiesel, sendo a principal matéria-prima o óleo de soja (69,6% da produção total) e o sebo bovino (14,7%); e 23.476.667 m³ de bioetanol. Os produtos da cana-de-açúcar representam 17,5% (ou 45.132 10³ tep – tonelada equivalente de petróleo) da produção de energia primária brasileira (BRASIL, 2013a).
Quadro 4.1. Biocombustíveis: tipos, tecnologia, matéria-prima e coprodutos
Biocombustível Tecnologia Matéria-prima Coproduto
Bi oc om bu st ív el d e 1 ª g er aç ão
Bioetanol Extração, fermentação, hidrólise, destilação e desidratação.
Europa: cereais e beterraba; EUA: milho; Canadá: milho e cereais; Brasil: cana-de-açúcar;
Ásia e América do Sul e Central: cana-de-açúcar e mandioca; e África: cana-de-
açúcar e milho. Bagaço da cana para geração de energia, e milho e cereais para a alimentação de animais.
Biodiesel Transesterificação do éster metil do ácido graxo.
Europa: colza, girassol e soja; EUA: soja e girassol; Canadá: soja e colza; América do Sul e Central: soja e palma; e África e
Ásia: palma, soja, girassol e pinhão manso. Torta de bolo para alimentar animais, e glicerina, torta de bolo em usinas de óleo de palma. Óleo de plantas Filtração do óleo e adaptação de motores para utilizar o
óleo como combustível.
Colza, girassol, óleo de palma, pinhão manso, outros óleos de plantas e resíduos de óleos
vegetais. Torta de bolo para alimentar animais. Biogás Fermentação da biomassa (digestão anaeróbica). Fermentação da matéria orgânica.
Plantações energéticas (milho, miscanthus e madeira de rápido
crescimento) e material biodegradável. Resíduos usados como fertilizantes. Biocombustíveis sólidos Densificação da biomassa por torrefação ou carbonização.
Madeira, grama cortada, grãos, grama switchgrass, carvão
vegetal, lixo doméstico e esterco. –
Bi oc om bu st ív el d e 2ª g er aç ão Bioetanol Conversão bioquímica da celulose e da hemicelulose da biomassa em açúcares fermentáveis.
Biomassa lignocelulósica (caules de trigo, palha de milho, bagaço
de cana-de-açúcar, resíduos agrícolas etc.). – Biodiesel e outros (bioquerosene, biohidrogênio, biometanol, dimetilfurano – DMF e Bio- DME – e éter dimetílico) Hidrogenação de óleos vegetais ou gorduras animais. Gaseificação de biomassa
para geração de syngas, seguida pela conversão catalítica da biomassa para geração de hidrocarboneto líquido (processo BTL).
Biomassa lignocelulósica (madeira, palha e material secundário como resíduos
plásticos).
Síntese de Fischer-Tropsch
pode ser usada para produzir diversas matérias-primas (plástico e combustíveis). Bi oc om bu st ív el de 3 ª g er aç ão Bioetanol, biodiesel, butanol e combustível para avião
Conversão bioquímica para fermentação alcoólica. Potobiorreatores. Processo de hidrodesoxigenação. Transesterificação e pirólise. Outras tecnologias. Microalgas e macroalgas em lagoas de biorrefinarias. Alimentos para animais com alto
teor de proteína, biopolímeros e
fertilizantes agrícolas. Fonte: IEA (2009, 2011a), UNEP (2009) e Matias (2011).
Existem diferentes tecnologias para geração de biocombustíveis. Os biocombustíveis da 1ª geração incluem tecnologias maduras para a produção de bioetanol a partir do açúcar e do amido; biodiesel e diesel renovável a partir de oleaginosas e gorduras animais; e, por fim, biometano a partir do processo de digestão anaeróbica da matéria-prima biomassa (IEA, 2009, 2011a). Os biocombustíveis de 2ª e 3ª gerações são chamados de biocombustíveis avançados (IEA, 2011a). Os biocombustíveis de 2ª geração são fontes de energia produzidas a partir de
novas matérias-primas, como o miscanthus e materiais lignocelulósicos (ex.: biomassa de fibras, palhas, madeira e grama) baseados em rotas bioquímicas e termoquímicas que ainda estão em fase de demonstração. Por fim, os biocombustíveis de 3ª geração englobam uma série de novos biocombustíveis a partir de rotas produtivas que ainda estão na fase de P&D básico e aplicado inicial e ainda carecem de maturidade para serem comercialmente viáveis, como, por exemplo, os biocombustíveis a partir de algas e hidrogênio da biomassa (IEA, 2009). Vale ressaltar que existem iniciativas dos biocombustíveis de 4ª geração, desenvolvidos para retirarem emissões históricas de CO2 da atmosfera (BECS – bioenergia com armazenamento de
carbono); porém, esses combustíveis ainda são apenas um conceito em desenvolvimento.
Há diversas rotas de bioenergia que podem ser utilizadas para converter a matéria-prima de biomassa em produtos finais de energia. Essas tecnologias de conversão têm sido desenvolvidas para se adaptarem às condições físicas e químicas da composição de diferentes fontes de matéria-prima e para obterem o produto final com as características e uso desejados. No caso brasileiro, a tecnologia da transesterificação para a obtenção de biodiesel e a tecnologia da fermentação para a obtenção do bioetanol são as atualmente em uso.
Os biocombustíveis representam mundialmente 3% do combustível para transporte rodoviário (IEA, 2013)4 e têm o potencial de representar mundialmente 8% (em 2035) ou 27% do
combustível total, evitando a emissão de aproximadamente 2.1 gigatoneladas (GT) de CO2 por
ano até 2050 (IEA, 2011b5, 2013). Existe a previsão de que o consumo mundial de
biocombustíveis irá aumentar de 1.3 mboe/dia (em 2011) para 4.1 mboe/dia em 2035 (IEA, 2013). Porém, esse cenário é muito diferente para a realidade brasileira – atualmente, os biocombustíveis representam 23% do combustível para transporte rodoviário (IEA, 2011a), e o bioetanol representa 19% do combustível para transporte rodoviário (IEA, 2013) ou 17,5% da produção de energia primária brasileira (45.132 10³ tep) (BRASIL, 2013a6) e em 2020 a
produção brasileira de bioetanol tem o potencial de atingir mais de 50 bilhões de litros e ser responsável por 30% do combustível para transporte rodoviário em 2035 (IEA, 2013). De acordo com o Balanço Energético Nacional de 2013, uma publicação do Ministério de Minas e Energia (MME) do Brasil, os produtos de cana representaram 15,4% (ou 43,6 106 tep) da oferta
interna bruta de energia em 2012 e a biomassa gerou 6,8% (ou 40,1 TWh) da oferta interna de energia elétrica em 2012 no Brasil (BRASIL, 2013a). No Brasil, o setor sucroalcooleiro foi
4 World Energy Outlook – Sumário Portuguese Translation. 5 Technology Roadmap – Biofuels for Transportation. 6 Brazilian Energy Balance – 2013.
responsável por aproximadamente 2% do PIB nacional e por 31% do PIB da agricultura no Brasil, empregando cerca de 4,5 milhões de pessoas no ano de 2012 (PROCANA, 2014).
Entretanto, a produção de biocombustíveis apresenta diferentes desafios para o mundo. Enquanto países da Europa e os Estados Unidos têm preocupações que focam o uso de terras férteis para a produção de alimentos e combustíveis e o balanço de emissões de gases, o Brasil apresenta problemas para a precificação, taxação e subsídios do combustível (IEA, 2011a; MELLO, 2014). Um aspecto comum para todos os países do mundo é tornar o biocombustível economicamente competitivo com a opção do combustível fóssil. Para atender às demandas futuras de biocombustíveis, serão necessários mais de US$ 6.5 trilhões em investimentos para novas tecnologias de energia renovável entre 2013 e 2035, sendo que apenas 5% disto para biocombustíveis (IEA, 2013).
Esses esforços para desenvolvimento de novas tecnologias e criação de inovações poderão tornar o biocombustível uma opção viável para substituir ou (pelo menos) ser misturado com combustíveis de origem fóssil e também desenvolver novos produtos e materiais baseados nas matérias-primas renováveis (IEA, 2011a, 2011b; ROGER, 2012). Portanto, para atender às demandas futuras de suprimento de biocombustíveis, novos produtos e materiais, os atores envolvidos no desenvolvimento (empresas, institutos de pesquisa, universidades, governos etc.) devem realizar esforços para o desenvolvimento tecnológico e de inovação nessa indústria.