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tecnologia94 n dezembro DE 2008 n PESQUISA FAPESP 154


AGRICULTURANovas técnicas transformam palha da cana embioóleo, carvão siderúrgico, carbeto de silícioe, no futuro, etanol | Dinorah Erenoeduardo cesarAproveitamento totalAfuligem que sobe ao céu durantea queima da palha dacana-de-açúcar no campodurante a colheita e pousano chão em forma de finosflocos escuros carrega emsua composição cerca de70 produtos químicos, prejudiciaisao ambiente pela liberação de gasesque contribuem para o efeito estufa ecausam sérios problemas respiratóriospara a população exposta. Enquantoessa prática não é definitivamentebanida da cultura canavieira, váriosgrupos de pesquisa dedicam-se a estudarfins mais nobres para esse materialque tem grande potencial parageração de energia elétrica, produçãode biocombustível e fabricação deprodutos como bioplásticos, carvãopara siderúrgicas e até cimento. Aspossibilidades de aproveitamento dopalhiço de cana, material que fica nocampo após a colheita composto porfolhas verdes, pontas do vegetal, palhae restos do caule, apontam para váriasaplicações no setor produtivo. Umadas linhas de pesquisa, conduzida noDepartamento de Engenharia de Materiaisda Universidade Federal de SãoCarlos (UFSCar), resultou na obtençãodo carbeto de silício, um versátilmaterial sintético, a partir da sílica dapalha da cana.A inovação na escolha da matéria-primae do processo utilizadopara produção do carbeto de silícioresultou em um pedido de patente pelauniversidade. Propriedades comoexcelente resistência ao desgaste, aochoque térmico e ao ataque de ácidospermitem o emprego desse material,que também é semicondutor, emabrasivos, na indústria de refratários,blindagem de aeronaves, microeletrônicae outras aplicações. A descobertasurgiu como desdobramento de umprojeto para a fabricação do carbetode silício da palha de arroz, desenvolvidoanteriormente pelo mesmogrupo de pesquisa. “Quando fizemosa análise química do resíduo da palhade cana queimada, vimos que tambémera uma fonte rica em sílica”, explicaa professora Ruth Kiminami, coordenadorado projeto. A sílica foi entãomisturada a uma fonte de carbonocomo grafite e colocada em um fornoespecial com atmosfera controlada,sem oxigênio, para a formação do carbetode silício. O material é obtidopela reação de redução carbotérmica,que ocorre em alta temperatura. “Emcerca de quatro a cinco horas, conseguimosproduzir partículas bem finasde carbeto de silício, em torno de 1 a 5micrômetros, utilizadas em aplicaçõesmais avançadas”, diz Ruth.O método usado atualmente emescala industrial emprega uma misturada sílica com carbono. O composto,após ser colocado em um fornoelétrico com temperatura superior a2.400°C durante 32 a 40 horas, resultaem blocos de silício que precisamser processados mecanicamente porbritagem e moagem. “O processo queusamos dispensa as etapas adicionaisde britagem e moagem, que encarecemo custo do produto”, ressalta.Em outra pesquisa, a palha de canapicada, colocada em um circuitofechado movido a alta temperatura,resulta no final do processo em trêsprodutos com aplicações em áreas distintas– um bioó leocom potencial deutilização na indústriaquímica, umfino pó de carvãovegetal que podeser empregado naResíduoscom grandepotencialficam nocampo apósa colheitaPESQUISA FAPESP 154 n dezembro DE 2008 n 95


Imagens emmicroscopia fotônica dodesenvolvimentodas folhas dacana-de-açúcarWanderley dos santos e marcos BuckeridgeCarvãosiderúrgicofeito deprodutosobtidosda palhaeduardo cesarprodução siderúrgica e um gás comalto poder calorífico, composto de monóxidode carbono, metano e hidrogênio,indicado tanto para alimentaro próprio reator como para geraçãode energia elétrica. O processo de termoconversãoutilizado é chamado depirólise rápida. “É uma quebra molecularfeita com alta temperatura empoucos segundos”, explica o professorLuis Augusto Barbosa Cortez, daFaculdade de Engenharia Agrícola daUniversidade Estadual de Campinas>Os Projetos1. Biocombustível obtido do óleopirolítico da palha da cana:avaliação técnico-econômicae ambiental do seu usomodalidadeAuxílio Regular a Projeto de PesquisaCo or dE nA dorLu i s Au g u s to Ba r b o s a Co r t e z -UnicampinvestimentoR$ 35.056,65 (FAPESP)(Unicamp), coordenador do projeto.Iniciado há dez anos, o projeto resultouna empresa Bioware, incubada noCentro de Tecnologia da universidadecom apoio da FAPESP como parte doprograma Pesquisa Inovativa na Pequenae Micro Empresa (Pipe).Para obter um elevado rendimentode bioóleo, os pesquisadores utilizama técnica chamada de leito fluidizadoborbulhante, que resulta da combinaçãode ar e areia e temperaturas médiasem torno de 550ºC. Na porta de2. Obtenção de bioóleo viapirólise rápida de resíduosagrícolas para uso comocombustível e materiaismodalidadePesquisa Inovativa na Pequenae Micro Empresa (Pipe)Co or dE nA dorEd g a r d o Ol i va r e s Go m e z - BiowareinvestimentoR$ 67.733,61 (FAPESP)entrada ou leito do reator é colocadocarvão vegetal para dar início ao processode aquecimento. Quando a temperaturachega a 600ºC, a areia é colocadano reator e soprada para formar oleito fluidizado, onde a biomassa secapicada é colocada para ser degradadae transformada em produtos como obioóleo, de coloração escura e bastanteviscoso, que pode ser empregadocomo insumo químico, combustívelem turbinas e caldeiras, substitutodo fenol petroquímico em resinas eaditivo na formulação de concretocelular para construção civil. “Misturadoao pó de carvão obtido no processoapresenta características comoalta resistência mecânica, com 75%de carbono, e baixo teor de vaporesvoláteis, no máximo 25%, necessáriaspara a utilização na fabricação de aço”,diz o pesquisador Rodrigo Jordan, queparticipa do projeto com uma bolsa depós-doutorado.O vapor utilizado para produçãode bioóleo, depois de passar por umprocesso de lavagem, resulta em umaágua ácida, que pode ser aplicada tantocomo bioestimulante para crescimentode plantas como bioinseticida na culturado feijão. Os gases liberados noprocesso de pirólise podem ser utili-96 n dezembro DE 2008 n PESQUISA FAPESP 154


zados para alimentar caldeiras ou nopróprio processo de combustão doreator, portanto tudo se aproveita dapalha. A planta piloto tem capacidadepara processar 200 quilos de palha porhora, transformados em 80 quilos deóleo e 50 quilos de carvão.Cortez, que há mais de uma décadaestuda outros usos para a cana alémdo açúcar e álcool, coordena, entreoutros projetos, uma pesquisa sobre aagroindústria canavieira do estado deSão Paulo, dentro do Programa de Pesquisaem Políticas Públicas da FAPESP,em parceria com a Agência Paulista deTecnologia dos Agronegócios (Apta).“Hoje, dentro do sistema de produçãoutilizado, a eficiência da cana está emtorno de 28%”, diz. O cálculo é feitocom base na energia contida na canadividida em partes iguais entre açúcar,bagaço e palha, ou seja, um terço paracada uma delas. “Usando o sistema depirólise para aproveitamento da palha,acredito que essa porcentagem poderáficar entre 50% e 60%.”Poder calorífico - Embora ainda não sesaiba exatamente o potencial de geraçãoda energia contida no palhiço, porquenão existem pesquisas agronômicasapontando a quantidade ideal de palhaque deve ser deixada no campo depoisda colheita, um estudo coordenado peloprofessor Nilson Augusto Villa Nova,do Departamento de Ciências Exatasda Escola Superior de Agricultura Luizde Queiroz (Esalq) da Universidade deSão Paulo, em Piracicaba, mostra queé possível manter uma hidrelétricaigual à de Itaipu, em Foz de Iguaçu,funcionando durante o período deestiagem de maio a outubro apenascom a energia da biomassa do palhiçoe do bagaço.“O palhiço, que atualmente éum problema ambiental por causada queima no campo, tem excelentepotencial de energia elétrica devidoao seu alto poder calorífico”, diz VillaNova. “Como não podemos tirar todoo palhiço do campo porque temos demanter a qualidade agronômica do solo,a nossa proposta é retirar cerca de50% desse material para fins energéticos”,diz o professor Tomaz CaetanoCannavan Rípoli, do Departamentode Engenharia Rural da Esalq, que há18 anos pesquisa esse material, suasForragem animalPalha picada é usada como substrato para semear grãos e produzir,em poucos dias, alimento volumoso para gado, suínos e avesIntegrar a cana-de-açúcare a pecuária em pequenaspropriedades rurais utilizandoa palha que hoje é queimadadurante a colheita é a propostade José Luiz Guimarães de Souza,professor aposentado daUniversidade Estadual Paulista(Unesp) de Botucatu, e doeconomista José Abílio SilveiraCosentino. Utilizando uma técnicachamada de forragem verdehidropônica, ou FVH, um processode produção sem uso do solo, épossível colher em pouco tempo, ecom baixa necessidade de água, umvolume considerável de alimentode qualidade para animais a partirda palha da cana como substrato.Em cima de uma lona pretacoloca-se a palha picada, semeadacom vários tipos de grãos, comomilho, soja, trigo, feijão-guandu,aveia, milheto e sorgo. “A cada18 ou 20 dias dá para colher, porexemplo, 25 quilos de FVH de milhopor metro quadrado”, diz Souza.A FHV de milho ou de qualqueroutro grão plantado é colhida comoum tapete constituído pela palha,pelas sementes que germinarame suas respectivas folhas e raízes,e também pelas sementes que nãogerminaram, para ser usada emsubstituição ao capim na dietado animal. “A quantidade colhidaé a mesma que um animal adulto,uma vaca ou um boi no períodode engorda, necessita receberpor dia, complementada por umconcentrado composto de milho,farelo de soja, farelo de trigo e salmineral”, diz o pesquisador.O objetivo da utilização da técnicaé produzir grande quantidade demassa vegetal, de boa qualidadee em curto espaço de tempo.O único cuidado é molharo canteiro de acordo coma necessidade, como em uma hortaconvencional. Pelos cálculos doeduardo cesarpesquisador, confirmados comestudos em campo, com 25 metrosquadrados é possível produziralimento para um boi o ano inteiro,bastando plantar e colher um metroquadrado por dia. Em Holambra II,no muncípio de Avaré, no interiorpaulista, um proprietário rural quecriava gado da raça santa-gertrudesmanteve 18 canteiros de 60 metrosquadrados cada um, durante doisanos. “Ele colhia um canteiro pordia e tratava de 60 a 80 cabeças”,relata Souza. Todo o processo foiacompanhado com coleta de dadose pesagem de animais. O mesmométodo pode ser aplicado paraalimentar suínos e aves.Para pequenas propriedadesonde se planta apenas cana,a proposta é utilizar tambéma palha em vários tipos de produtosfeitos artesanalmente, comocachepôs para vasos, revestimentode garrafas, chapéus, vasos,placas e outros. Dessa forma,a palha cumpriria uma funçãosocial, gerando renda, em vezde ser queimada no campo.Várias formulações já foramtestadas pelos pesquisadoresem parceria com um artesão,inclusive com tingimentodo material, e resultaram emprodutos que podem ser fabricadossem muita dificuldade.PESQUISA FAPESP 154 n dezembro DE 2008 n 97


Fabrício mazocco/agência inovação ufscarcaracterísticas e como manejá-lo. Osoutros 50% ficariam no campo paramelhorar as propriedades físicoquímicasdo solo, ou seja, auxiliar narelação carbono-nitrogênio, aumentaro teor de matéria orgânica, melhorara atividade da microbiota do solo eprotegê-lo contra o impacto das gotasde chuva, que causam erosão.O trabalho, intitulado O futuro dopalhiço da cana-de-açúcar como grandefonte de energia elétrica no Brasil, apresentadoem uma conferência internacionalde engenharia da agricultura em2007, indica que, devido às possíveisrestrições hídricas das principais baciashidrográficas por conta das mudançasclimáticas, a utilização da biomassadeverá ser a principal fonte de energiarenovável. Por esse estudo e todosos outros projetos em que esteve envolvidodurante 52 anos de carreira,Villa Nova foi contemplado na categoriaVida e Obra do Prêmio FundaçãoBunge 2008. Os cálculos para efeito dedemonstração do potencial de geraçãode eletricidade pela queima do palhiçodurante os 200 dias de safra foramfeitos com 100 toneladas de cana porhora, mas uma usina pode moer 500,1.000 e até 1.200 toneladas por hora.Energia na seca - O resultado da equaçãoapontou para 76.800 megawatt/hora(MW/h) por safra. “Considerandoque a produção anual de cana-de-açúcarno Brasil é da ordem de 386 milhões detoneladas por safra, a expectativa energéticaanual com a biomassa ficaria emtorno de 122.800.000 MW/h por ano, oCarbetode silícioproduzido apartir da sílicada palha decanaque daria para suprira demanda de Itaipuno período de seca”,diz Villa Nova.Oito usinas pau -listas, entre as quaisestão a Equipav, aQuatá, a Cosan, aRafard e a Santa Elisa, já estão misturandobagaço com palhiço para cogeraçãode energia nas caldeiras. “Atendência hoje é a colheita integral”,diz Rípoli. Em vez de colher a cana edeixar a palha no solo, para posteriormenteser transportada para a usina,tudo é levado junto para estações depré-limpeza, onde é feita a separação domaterial. “É a solução mais barata pararecolher o palhiço, porque trabalhacom uma colheitadeira com o sistemade limpeza desligado ou em menor rotação”,ressalta. O processo está funcionandoem escala comercial, mas aindaexperimentalmente. Isso porque aindanão se sabe direito qual a proporção depalhiço e bagaço que deve ser usada nascaldeiras durante a safra para não interferirna eficiência do processo. “Nãotenho dúvida de que daqui a 15 anosnão vai ter mais usina de açúcar, e simusina de energia”, diz Rípoli.Uma outra perspectiva futura parao uso da palha é a produção de etanol,que ganhou um impulso recentementecom o lançamento do ProgramaFAPESP de Pesquisa em Bioenergia(Bioen). “Vamos usar fungos que degradama palha e o bagaço para produziraçúcares fermentáveis a partirda parede celular”, diz o professorMarcos Buckeridge, do Instituto deBiociências da Universidade de SãoPaulo (USP) e um dos coordenadoresdo programa. Parece simples, mas osmecanismos para entender como sedá essa degradação celular passam primeiropelo conhecimento do genomada cana. “Encontramos 469 genes relacionadosao metabolismo da paredecelular da cana”, relata. Nesse amploestudo entram até variáveis relacionadasa mudanças climáticas, com altonível de gás carbônico na atmosfera.“Nesse cenário haverá mudanças nacomposição da parede celular e precisamosficar atentos a isso porque,dependendo da enzima utilizada, poderáocorrer alterações no processo deobtenção do etanol.”n98 n dezembro DE 2008 n PESQUISA FAPESP 154

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