Contexto e Motivação

A demanda global por biocombustíveis aumentou consideravelmente na última década, impulsionada inicialmente pelo aumento do preço do petróleo e a necessidade de maior segurança energética. Reconhecendo o potencial de desenvolvimento dos biocombustíveis para reduzir a dependência de combustíveis fósseis e gerar menos danos ambientais, vários países passaram a estimular o desenvolvimento de novas tecnologias para a geração de biocombustíveis. Nesse cenário, o Brasil vem se destacando com o programa de etanol de cana-de-açúcar, impulsionado pelas boas condições climáticas e às áreas agrícolas disponíveis. Dessa forma, o programa brasileiro de produção de etanol de cana-de-açucar vem apresentando resultados interessantes, desde a pesquisa de variedades de cana de maior rendimento até a fabricação de motores que funcionam com qualquer mistura de gasolina e etanol (BNDES, 2008).

O Brasil e os EUA são os grandes produtores mundiais de etanol, porém a produção norte-americana se baseia no biocombustível originado do milho. Na Europa, o etanol também é produzido, no entanto, em escalas bem menores. O biocombustível produzido nesses países é originado principalmente do trigo e da beterraba.

Nos últimos anos, contudo, o ceticismo sobre o impacto positivo dos biocombustíveis tem enfrentado o que os especialistas chamam de trade-off1 entre alimento e biocombustíveis devido ao seu impacto sobre os mercados agrícolas globais. Este fato foi bastante discutido na crise do preço dos alimentos entre os anos de 2007-2008 (AL-RIFFAI; DIMARANAN; LABORDE, 2010, HERTEL; TYNER; BIRUR, 2010). Além disso, vários estudos têm levantado sérias preocupações sobre o impacto ambiental negativo das consequências não intencionais da produção de biocombustíveis, particularmente devido ao impacto da mudança direta e indireta do uso do solo liberar grandes quantidades de carbono (SEARCHINGER et

1 _{Trade-off (solução de compromisso): expressão que define uma situação de conflito de escolha. Ele se}

al., 2008). As emissões de carbono são ocasionadas devido à conversão de florestas e terras virgens em lavouras motivadas pela expansão das fronteiras agrícolas.

Diante do paradoxo de se aumentar a utilização de biocombustíveis sem comprometer a produção de alimentos e ampliação de áreas cultivadas torna-se importante o aprimoramento e o desenvolvimento de novas tecnologias que tirem o melhor proveito da matéria-prima existente e da reutilização de seus subprodutos gerados em algumas etapas do processo. O desenvolvimento tecnológico nesta área também garantirá ao Brasil a sua permanência como um dos líderes mundiais no desenvolvimento de tecnologias no setor de biocombustíveis.

Uma das vantagens da produção de etanol a partir da cana-de-açúcar pode ser vista na Figura 1.1. Essa figura evidencia como podem ser diferentes os índices de produtividade por unidade de área cultivada. Os resultados apresentados na Figura 1.1, correspondem à lavouras de boa produtividade e as tecnologias para a conversão de açúcares e amido em etanol maduras e disponíveis (BNDES, 2008). Nesta figura observa-se também o ganho da produtividade do etanol com o aproveitamento da parte celulósica da cana a partir da hidrólise de materiais lignocelulósicos.

Figura 1.1: Produtividade média de etanol por área para diferentes culturas. Fonte BNDES, 2008.

Outros dois fatores que destacam o etanol de cana-de-açúcar são: o balanço energético e consequentemente o custo de produção. O balanço energético é dado pela razão entre a energia renovável contida no biocombustível e a energia fóssil utilizada para produzi-lo. O etanol de cana-de-açúcar apresenta um valor do balanço energético de 8,9 no Brasil (Tabela 1.1). Comparando-se com o etanol de milho (EUA), cujo valor é de 1,3, observa-se uma diferença a favor do etanol de cana-de-açúcar de aproximadamente sete vezes. Isto se reflete no custo de produção do etanol. O custo da produção de etanol, a partir de outras fontes como

o trigo e o milho chega a ser entre duas e quatro vezes mais elevadas. Segundo ANDRIETTA; STECKELBERG; ANDRIETTA, 2006, o custo de produção do etanol brasileiro é de aproximadamente US$0,17/L contra US$ 0,32/L para o combustível produzido pelos EUA, valor sob influência dos fortes subsídios do governo norte-americano.

Tabela 1.1: Balanço de energia na produção de etanol, com diversas matérias-primas.

Matéria-prima Energia

renovável/energia fóssil

Etanol de milho (EUA) 1,3

Etanol de cana-de-açúcar (Brasil) 8,9

Etanol de beterraba (Alemanha) 2,0

Etanol de sorgo sacarino (África) 4,0

Etanol de trigo (Europa) 2,0

Etanol de mandioca 1,0

(Fonte: MACEDO, 2007)

A posição de destaque na produção de etanol alcançado no Brasil se deve às melhorias alcançadas nos últimos 40 anos. Melhorias estas que ocorreram principalmente no aumento da produtividade da cana-de-açúcar, pela extensão do ciclo produtivo, otimização do setor de transportes, mecanização da colheita, aumento no rendimento do etanol por quantidade de cana-de-açúcar processada e melhor uso do bagaço nos sistemas de cogeração.

O setor sucroalcooleiro tem apresentado aumentos sucessivos de demanda de produção devidos, principalmente, a três fatores simultâneos: 1) aumento do consumo de etanol no mercado interno provocado pela crescente venda de veículos flex-fuel, 2) potencial aumento do mercado externo, devido às preocupações com o aquecimento global levando à utilização de energia renováveis e 3) aumento do consumo de açúcar pelo mercado externo (OSAKI, 2014).

A partir de 2003, com o advento dos carros flex-fuel formou-se um grande mercado consumidor para o etanol, abrindo-se novas perspectivas para a expansão da agroindústria da cana no Brasil. Desde então, a agroindústria canavieira brasileira tem se expandido a taxas elevadas, consolidando-se economicamente2. Essa grande expansão da produção de etanol nas últimas décadas pode ser observada na Figura 1.2. No entanto, a produção de etanol, fica a mercê de especulações de mercados, isto é, se o preço do açúcar está alto a produção de etanol é diminuída. A produção de etanol também é extremamente dependente de condições

climáticas, como pode ser observado na Figura 1.2. A safra 2011/12 apresentou uma grande queda devido à queda de produção de cana-de-açúcar ocasionada pela seca.

Figura 1.2: Evolução da produção de cana-de-açúcar, etanol e açúcar no Brasil.

É importante destacar que a expansão da produção de etanol e açúcar nas últimas décadas ocorreu não apenas com o aumento da área cultivada, mas também com expressivos ganhos de produtividade nas fases agrícola e industrial. Esses ganhos foram alcançados, exclusivamente, a partir de inovações incrementais, instalação de uma série de equipamentos periféricos e de novos procedimentos operativos (ABARCA, 2005), como por exemplo, a utilização de caminhões de uma, duas ou três caçambas para o transporte da cana-de-açúcar.

A Tabela 1.2 apresenta alguns dos indicadores da evolução tecnológica na área industrial do complexo sucroalcooleiro, entre 1975 e 2012. Observando os dados, vemos que, durante as duas últimas décadas praticamente não houve grande aumento na eficiência dos equipamentos. No entanto, devido às grandes escalas de processamento, normalmente centenas de toneladas por hora, uma pequena melhoria causaria impacto significativo no resultado final na produção de etanol e açúcar.

Mesmo com esse aumento na produção de etanol, segundo projeções da União da Indústria de Cana-de-açúcar (UNICA, 2012) em 2020 é prevista uma deficiência na produção de combustíveis (etanol, gasolina e GNV) para o mercado de combustíveis do ciclo Otto no Brasil de aproximadamente 20 bilhões de litros de combustíveis por ano, sendo que atualmente há um déficit de 6 bilhões de litros por ano. Esse déficit de 20 bilhões de litros

implicaria em gastos na importação de aproximadamente de 6 bilhões de reais se mantidos os preços da gasolina importada pelo Brasil (média de janeiro a julho de 2012) (UNICA, 2012).

Tabela 1.2: Indicadores da evolução tecnológica da indústria sucroalcooleira.

Variável Tecnologia 1975 1994 2008 2012 Capacidade de moagem

(TCD) DH1/MCD01 5500 11000 13000 13000