Conjuntura, desenvolvimento e potencial

Apesar de não ser exatamente uma ideia nova, vide a produção de açúcar e álcool, papel e celulose, devido a sua evolução, as biorrefinarias têm sido identificadas como o mais promissor caminho para instauração de uma bioindústria. Além disso, denotou-se que a biomassa é o único

insumo renovável com potencial para atender e substituir a demanda da gama de produtos que as fontes fosseis oferecem. Biomassa e biorrefinaria se potenciam mutuamente, projetando uma produção de alto poder econômico e permitindo testar um mercado emergente (PTASINSKI, 2016). A Figura 2.11 ilustra a função da biorrefinaria em valorizar a biomassa.

Figura 2.11: Representação da valorização da biomassa pela biorrefinaria.

Fonte: Adaptado de Júnior (2017).

Do convencional aos conceitos mais modernos de biorrefinarias, ao buscar a obtenção da maior variedade de produtos possíveis, explora-se diferentes insumos e diferentes tecnologias. A partir disso, existem plantas mais maduras e plantas em níveis de desenvolvimento inicial. Contudo, por ser um meio dinâmico e no limiar das tecnologia, existem dificuldades quanto a padronização dos métodos e avaliação dos conceitos. Uma planta de biorrefino pode trabalhar com qualquer tipo de biomassa, independente da origem – florestal, agricultura, resíduo sólido urbano, biomassa aquática (JONG; JUNGMEIER, 2015). A Tabela. 2.1 estabelece uma simplificação quanto a maturidade de determinados tipos de biorrefinaria, o parâmetro utilizado para impor uma comparação é o nível de prontidão tecnológica, ou TRL (do inglês Technical

determinada tecnologia, tal que, quando a tecnologia atinge o nível 10 ela está desenvolvida para a dimensão comercial, ou seja, quanto maior o índice mais madura a tecnologia (NASA, 2017).

Tabela 2.1: Classificação das biorrefinarias e TRL. Dados do Governo alemão, adaptados de Lindorfer

et al. (2019).

Conceito Matéria-prima TRL

Biorrefinaria convencional Amido (milho, trigo), cana-de-açúcar, be- terraba

9 Biorrefinaria de colheita inteira Todos insumos da colheita, inclusive os re-

síduos (palha, bagaço). São exemplos os cereais como centeio e trigo.

7-8

Biorrefinaria oleoquímica Culturas oleaginosas: soja, palma, azeitona. 7-9 Biorerfinaria de biomassa lig-

nocelulósica

Biomassas ricas em lignocelulose: cascas, palhas.

6-8

Biorrefinaria verde Biomassa umida: folhagem, grama, folha de

beterraba, alfafa.

5-7 Biorrefinaria marinha Biomassa aquática: microalgas e macroal-

gas.

5-6

As biorrefinarias são segmentos importantes nas agendas pesquisa, desenvolvimento e ino- vação da maioria dos países desenvolvidos e em desenvolvimento, devido as missões em busca de preservação do meio ambiente. Entretanto, a instalação deste conceito exige informações confiáveis quanto o processamento de matéria-prima que, eventualmente, fornecerá produtos, ambientalmente superiores aos convencionais, e cadeias de produção economicamente rentáveis. Para isto ser colocado em prática, em escala comercial, os desafios são numerosos tecnicamente, estrategicamente e quanto à sustentabilidade. Dentre as barreiras técnicas, destaca-se o custo de produção e os desafios quanto a colheita e o armazenamento dos insumos e as limitantes quanto a infraestrutura disponível e o transporte. As barreiras não técnicas estão relacionadas quanto ao uso de terra, competitividade com outros setores (alimentício, farmacêutico, cosmético, etc.) e aos efeitos ambientais designados pela monocultura em grandes sítios. Massiva quantidade de pesquisas ainda se faz necessária para que a tecnologia seja qualificada para o estabelecimento das biorrefinarias quanto a segurança financeira e ambiental (LINDORFER et al., 2019).

As biorrefinarias são estações capazes de promover a biomassa em produtos de maior valor de mercado, tais quais biocombustíveis, gás de síntese e biomateriais. Além disso, essas plantas desempenham uma função no desenvolvimento de uma economia baseada em ações que buscam a preservação do meio ambiente. Por consequência, é dito que o conceito de biorrefinaria ao

ser implantado tem objetivo de converter matéria orgânica, por meio de processos industriais e combinação de diferentes tecnologias, a fim de minimizar os desperdícios, obter produtos valiosos e maximizar os benefícios ambientais e financeiros (BUDZIANOWSKI; POSTAWA, 2016).

A exploração das biorrefinarias tem sido vista com otimismo. Mundialmente, o potencial destas plantas tem sido calcado em três itens: mudança climática, segurança energética e desenvolvimento rural (HINGSAMER; JUNGMEIER, 2019). A fim de se fundamentar nos pilares do conceito e explorar a prática de biorrefino, a exploração da biomassa proveniente das lavouras de dendê e da extração de seu óleo, para obtenção de bioenergia e biocombustíveis, mostra-se pertinente.

A utilização dos demais produtos da palma, além do óleo, compreende os três pilares citados. Tal prática pode resolver o problema de descarte dos resíduos da extraçao, produzir excedente de eletricidade e biocombustíveis, além de promover amenização nas emissões de gases de efeito estufa. Ainda é uma justificativa para impulsionar o desenvolvimento de estudos para o aumento da produção das lavouras de palma. Portanto, contribui para a segurança energética, a amenização nos efeitos de mudança climática e para o desenvolvimento rural.

Perante toda cautela envolvida na implantação de biorrefinarias, conhecer bem os prós, contras, oportunidades e riscos associados a essa prática se faz indispensável. E, com isso, na Tabela 2.2 tais pontos são enunciados de maneira didática.

Tabela 2.2: Conjuntura das biorrefinarias. Adaptado de Jong & Jungmeier (2015)

Vantagens Desvantagens

• Agrega valor a biamassa para uso sustentável; • Necessidade de grandes áreas de trabalho; • Maximizam a eficiência da conversão de bi-

omassa, minimizando os requisitos de matéria- prima;

• Necessidade de total envolvimento entre diferentes setores de interesse (agricultura, energia, química) ao longo da cadeia de va- lorização dos insumos;

• Produção diversificada de bioprodutos - para o setor alimentício, de nutrição animal, de ma- teriais e para indústria química - e bioenergia - calor, eletricidade e combustíveis;

• Falta de clareza quanto a maioria das ca- deias de produção, mercados a serem explo- rados e configurações mais promissoras para trabalho;

• Experiência de negócio, uma vez que o con- ceito em si não é novo, vide as práticas comuns nos setores de papel e celulose e açúcar e álcool.

• Os estudos quanto a viabilidade de implan- tação e desenvolvimento das rotas de conver- são ainda são teóricos;

• Variabilidade da qualidade e do potencial energético entre as diferentes biomassas.

Oportunidades Riscos

• Grande contribuição para o desenvolvimento sustentável;

• Instabilidade econômica e queda dos preços dos combustíveis fósseis;

• Cumprir metas desafiadoras a nível de polí- ticas internacionais com foco na utilização de biomassa para produção de bioenergia;

• Rápida ascensão de novas tecnologias reno- váveis que cumpram a demanda do mercado; • Atingir o uso mais eficiente possível da bio-

massa, trabalhando com a hipótese de uma qua- dro de matéria-prima e energia escassos;

• Alto investimento para plantas pilotos e in- frasetrutura existente não estar em nível de depreciação;

• Desenvolvimento de inúmeros conceitos de biorrefinaria que explorem diferentes rotas de conversão;

• Políticas governamentais flutuantes e gené- ricas;

• Fortalecer economicamente os setores envolvi- dos (agricultura, sivicultura, indústria química e de geração de energia).

• Os objetivos finais serem focados em um único produto;

• Disponibilidade de matéria-prima em ce- nários de mudanças climáticas, políticas e logísticas.

Além das vantagens citadas na Tabela 2.2, o trabalho de Ocampo (2019) acrescentou que: em virtude da forte integração entre geração de potência e síntese química, a rendimento da biorrefinaria com múltipla produção é maior em comparação a um sistema que produz um único produto; devido à grande escala das instalações e ao uso de matéria renovável, há redução nas emissões de CO2; faz-se possível a redução nos custos dos produtos finais e uma diminuição

sustentabilidade, devido a destinação dada a biomassa.

A importância das biorrefinarias está em oferecer uma contribuição para o desenvolvimento sustentável de maneira que esta adiciona valor aos insumos que são processados. Ao considerar a biomassa como uma matéria-prima finita, requer-se que este seja aproveitado o máximo possível quanto a sua conversão. O problema da competição entre indústria alimentícia e energética pode ser resolvido com a exploração de resíduos e biomassa lignocelulósica. Tido como chave para o sucesso deste conceito, a integração de todas as partes interessadas se faz necessária para discutir assuntos comuns, nutrir a pesquisa, impulsionar o desenvolvimento de tecnologias em um acordo multidisciplinar. Com isso, o potencial das biorrefinarias pode ser completamente explorado a fim de contornar os presentes infortúnios que impedem o crescimento da bioeconomia (JONG; JUNGMEIER, 2015).

As plataformas são intermediários que permitem a conexão de diferentes sistemas de bior- refinaria e seus processos, estas também podem ser o produto final. São exemplos os acúcares C5 e C6, gás de síntese e biogás. Quanto aos produtos, a classificação se difere em energia (bioetanol, biodiesel, combustíveis sintéticos) e produtos (insumos químicos, biomateriais). A classificação quanto a matéria-prima é dividida entre "culturas energéticas", geralmente de ori- gem agrícola, e biomassa residual, seja de origem florestal, agrícola, industrial e urbana. E, por fim, quanto ao método de conversão, as distinções são baseadas em quatro principais categorias: bioquímica, que envolve fermentação, conversão enzimática; termoquímica, como gaseificação e pirólise; química, como hidrólise, esterificação, transesterificação; e processos mecânicos, como pressurização, fracionamento, separação e extração (JONG; JUNGMEIER, 2015).

O método para classificar as biorrefinarias e seus critérios está denotado na norma 6310 da VDI – Verein Deustcher Ingenieure. Esta norma é tida como um ponto de partida para sistematicamente avaliar uma planta quanto aos seus aspectos técnicos, sociais, econômicos e ambientais. Acresceu-se ainda que o sistema está aberto para extensão e que se faz possível a adição de linhas de produtos e novas plataformas, o que faz de tal material uma base para a expansão do conceito de biorrefinaria. O sistema proposto pela Task 42 está exposto por meio de seus grupos e subgrupos na Tabela 2.3.

Diante todos os subgrupos listados pelo estudo de Cherubini et al. (2009), a norma VDI trouxe um esquema, como o da Figura 2.12. E também, uma série de procedimentos para alocar qualquer biorrefinaria nos critérios de avaliação, sendo o passo-a-passo:

Tabela 2.3: Grupos e subgrupos para classificação de uma biorrefinaria conforme recomendado pela

Task 42e normatizado pela VDI-6310. Adaptado de Cherubini et al. (2009).

Plataforma Pentoses (C5); Hexoses (C6); Óleos; Biogás; Syn- gas; Hidrogênio; Efluentes orgânicos; Líquido Pi- rolítico; Lignina; Eletricidade e calor.

Produtos Produtos energéticos Biodiesel; Bioetanol; Biometano; Biocombustí- veis sintéticos; Eletricidade e calor.

Bioprodutos Alimentação; Alimentação animal; Fertilizantes;

Glicerina; Biomateriais; Insumos químicos; Bio- blocos de construção; Biopolímeros; Resinas; Bi- ohidrogênio.

Matéria-prima Culturas energéticas Oleaginosas; Culturas açucareiras; Culturas amilá- ceas; Culturas ricas em lignocelulose; Gramídeas; Biomassa marinha.

Resídual Resíduos lignocelulósicos; Resíduos orgânicos.

Processos Termoquímicos Combustão; Gaseificação; Conversão hidrotermal; Pirólise; Conversão supercrítica.

Bioquímicos Fermentação; Digestão anaeróbica; Digestão aeró- bica; Conversão aeróbica; Processos enzimáticos.

Químicos Processos catalíticos; Polpação; Esterificação;

Transesterificação; Hidrogenação; Metanização; Reforma a vapor; Eletrósile por água.

Mecânicos Extração; Separação; Fracionamento; Pressuriza-

• Listar todos os processos envolvidos;

• Listar todos os fluxos internos (produtos intermediários); • Especificar as plataformas;

• Listar todos os fluxos de saída (produtos); • Desenhar o diagrama de representação.

Figura 2.12: Esquema da VDI 6310 para classificação de uma biorrefinaria arbitrária.

Fonte: Adaptado de Lindorfer et al. (2019).