No processo de transformação da matéria-prima em etanol, ou seja, processamento industrial, são consideradas as tecnologias voltadas para extração, fermentação e destilação; a produção e uso de energia e o controle ambiental.
O álcool, no Brasil, pode ser obtido após a fermentação do caldo de cana-de-açúcar ou de uma mistura de melaço e caldo.
164 M. S. Benedini & J. L. Donzelli, “Desmistificando a Colheita Mecanizada,” 26-27. 165 ProÁlcool - Aspectos Econômicos.
Desta forma, o emprego do caldo da cana-de-açúcar como substrato para a fermentação alcoólica ocorre nas destilarias autônomas, a maioria delas criadas pelo PNA. Já o emprego do melaço de cana para a produção do etanol é realizada nas destilarias anexas às usinas.167
A área de recepção da cana inclui as atividades de pesagem, o laboratório de sacarose, a recepção propriamente dita e a preparação da cana para extração de caldo.
A pesagem da cana permite ao setor agrícola controlar sua produção e produtividade e à área industrial controlar seu processamento e medir a produtividade industrial. Item importante no processo, o controle de pagamento da cana de fornecedores e do transporte terceirizado, a pesagem foi sendo substituída por balanças eletrônicas automatizadas.168
No laboratório de sacarose, que determina a quantidade do açúcar presente na matéria-prima, utiliza-se uma amostra do caldo da cana para determinar parâmetros técnicos como brix e pol169 com “espectrofotômetro NIR
(Near InfraRed), que permite a determinação mais rápida, sem a utilização de clarificantes químicos, o que facilita a exportação dos dados, diretamente para o sistema gerencial do pagamento de cana”170, conforme M. T. Wanderley.
Até 2005, a recepção e lavagem da cana eram realizadas através de sistema de circuito fechado de água, com piscinas de concreto para decantação da impureza mineral. A partir desta data, várias usinas e destilarias passaram a usar o método de limpeza da cana a seco, que consiste na utilização de um jato de ar em contra corrente ao fluxo da cana.
Na preparação do caldo o objetivo é o de desintegrar os colmos e romper as células para facilitar a extração do caldo. Para tal, são utilizados niveladores, picadores e desfibradores, normalmente acionados por turbinas a vapor.
167 Menezes, Etanol, 50.
168 M. T. Wanderley, “A Tecnologia da Recepção e Preparação da Cana.”
169 O. A. Valsechi, “Glossário de Termos Técnicos Sucroalcooleiro.” Brix é a “porcentagem em
massa de sólidos solúveis contida em uma solução de sacarose quimicamente pura” e Pol é a “porcentagem em massa de sacarose aparente, contida em uma solução açucarada de peso normal, determinada pelo desvio provocado pela solução no plano de vibração da luz polarizada”.
Em escala industrial existem dois processos de extração: a moagem e a difusão. Nas moendas a cana é prensada entre grandes cilindros, separando- se o caldo do bagaço e na difusão a cana é colocada sobre um leito onde é levemente prensada na entrada e, depois, separado o caldo do bagaço de cana, através de adição de água de embebição e vapor.
De acordo com o website da Embrapa, a eficiência de um terno de moenda é medida pela capacidade e eficiência de extração e os fatores que afetam a capacidade de moagem são o preparo da cana, a eficiência de alimentação da moenda, o tamanho e tipo dos cilindros da moenda e a regulagem da bagaceira. No Brasil, usa-se o difusor horizontal, que possui como vantagens: o baixo custo de manutenção; a obtenção de caldos mais puros; a alta extração de sacarose e menor desgaste. No entanto, a desvantagem do uso de difusores é que estes carregam mais impurezas com o bagaço para as caldeiras, exigindo maior limpeza das mesmas devido à pior qualidade do bagaço.
O bagaço da cana-de-açúcar é o maior resíduo da agroindústria brasileira e tem sido usado como fonte energética ao substituir o óleo combustível no processo de aquecimento das caldeiras e para a geração de energia elétrica. Apesar de também ter uso não energético – como por exemplo, matéria-prima na indústria de papel e papelão, fabricação de aglomerados, indústria química, material alternativo na construção civil, ração animal e produção de biomassa microbiana – seu excedente não utilizado causa problemas de estocagem e poluição ambiental.171
Para o processo de fermentação, o caldo de cana recebe um tratamento de purificação que consiste no tratamento do caldo para destilaria e preparo do mosto. No tratamento do caldo ocorre adição de cal, aquecimento e posterior decantação, para eliminar impurezas. Segundo o website da Embrapa, para “o preparo dos mostos devem ser tomados alguns cuidados no tocante à concentração de açúcares totais e sua relação com sólidos solúveis, acidez total e pH e em alguns casos pode ser necessária a suplementação de nutrientes, adição de anti-sépticos e aumento da temperatura para se obter rendimentos satisfatórios”.
Já na fase de fermentação, a maior parte do etanol produzido no Brasil é pelo processo Melle-Boinot, cuja característica principal é a recuperação da levedura através da centrifugação do vinho172. Segundo a Copersucar, esta
levedura recuperada, antes de retornar ao processo fermentativo, “recebe um tratamento severo, que consiste em diluição com água e adição de ácido sulfúrico até, normalmente, pH= 2,5, ou mais baixo (pH = 2) no caso de haver infecção bacteriana”.173
No processo de fermentação propriamente dito os açúcares são transformados em álcool em tanques denominados dornas de fermentação, processo durante o qual ocorre intensa liberação de gás carbônico e a formação de alguns produtos secundários como: alcoóis superiores, glicerol, aldeídos, etc.
Existem vários processos de fermentação – forma descontínua ou contínua, em dornas abertas ou fechadas. Nos anos 1990, houve uma tendência em passar do sistema batelada para a fermentação contínua e várias unidades fizeram adaptações ou mudaram completamente seus processos, mas essa tendência foi revertida há alguns anos atrás, ou seja, não há uma única solução envolvida.174
Quanto à destilação, desde os anos 1960 o processo utilizado foi o de hidrosseleção, desenvolvido nas Usines de Melle, na França, pelo engenheiro M. Mainçon.175 O etanol hidratado pode ser estocado como produto final ou
pode ser enviado para a desidratação pela adição de cicloexano, ou pode ser feita por adsorção com peneiras moleculares ou pela destilação com monoetilenoglicol – MEG.176
172 J. N. Vasconcelos, C. E. Lopes & F. P. França, “Continuous Ethanol Production,” 357. 173 Copersucar - Álcool.
174 Para maiores detalhes podem ser consultados, entre outros: Willibaldo Schmidell, et al. em
Biotecnologia Industrial e Carlos Eduardo Vaz Rossell em “Qualidade da Matéria-Prima. Além disso, o CTC tem um grupo de pesquisa sobre fermentação alcoólica; o Instituto de Biologia da Unicamp criou uma levedura geneticamente modificada capaz de simplificar o processo de fermentação e Faculdade de Engenharia de Alimentos da Unicamp estuda uma técnica que faz a extração a vácuo do etanol ainda nas dornas de fermentação, o que possibilita elevar o teor de açúcar e aumentar a produtividade do sistema, bem como reduzir a produção de vinhaça.
175 J. L. de Almeida. “A evolução da qualidade do álcool no Brasil.”
176 BNDES/CGEE, Bioetanol de cana-de-açúcar: energia para o desenvolvimento sustentável,
Relativamente à totalidade da energia consumida na produção do etanol de cana-de-açúcar, esta tem sido provida por um sistema de produção combinada de calor e potência – sistema de co-geração177– instalado na
própria usina.
Até os anos 1980 toda geração de energia elétrica nas usinas era para o auto-consumo em função de carência tecnológica e disponibilidade de equipamentos para co-geração. Além disso, os baixos custos e a elevada disponibilidade de energia no sistema nacional, levou a uma falta de interesse das usinas em gerar energia excedente e comercializá-la.178
No entanto, durante o Governo Collor várias reestruturações foram realizadas no setor elétrico, tais como: privatização; separação dos setores de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica; processos licitatórios para obras de hidroelétricas que somente foram concretizadas em 1995, no início do Governo Fernando Henrique Cardoso, quando ocorreram as regulamentações de licitação para concessões e a criação do Produtor Independente de Energia Elétrica179.
Neste momento passou a haver o interesse pela geração de excedentes de energia elétrica de usinas, notadamente as empresas de Sertãozinho (SP) que fabricaram caldeiras e turbinas de alta pressão, posteriormente comercializadas com a Companhia Paulista de Força e Luz - CPFL.180
Outro aspecto fundamental na indústria sucroalcooleira é o dos equipamentos por ela utilizados.
Durante o período 1970-1975 na indústria de bens de capital produtora de equipamentos para este setor existiam dois grandes grupos de vendas de equipamentos, o grupo Dedini e um consórcio formado pelo grupo Zanini, que
177 No website da Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL encontra-se a definição de
cogeração como a produção de dois ou mais energéticos a partir de um único processo para geração de energia.
178 J. M. Balbo, “25 anos de cogeração,” em entrevista concedida à Revista Opiniões comenta
que a Usina Central Paraná e a Rafard operavam com caldeiras para geração de vapor e geravam excedentes que eram direcionados para outras atividades, como fábrica de compensado e papel e em 1986 realizou uma venda de energia elétrica para uma concessionária de energia.
179 Lei nº 8.967 e Lei nº 9.074, respectivamente. 180 Balbo. “25 anos de cogeração,”
fornecia equipamentos de moagem e utilidades e a Conger que fornecia equipamentos para a destilação.181
A empresa nacional, em 1975, já produzia seus equipamentos com tecnologia própria para o setor sucroalcooleiro devido a fatores como novos competidores no mercado, restrição à importação de tecnologia182 e aumento
do mercado por equipamentos para usinas e destilarias a partir do Proálcool.