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Biomassapara Qumica Verde
Slvio Vaz JniorEditor Tcnico
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Empresa Brasileira de Pesquisa AgropecuriaEmbrapa Agroenergia
Ministrio Agricultura, Pecuria e Abastecimento
Embrapa Agroenergia
Braslia, DF
2013
Biomassapara Qumica Verde
Slvio Vaz JniorEditor Tcnico
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Exemplares desta publicao podem ser adquiridos na:
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Comit de Publicaes da UnidadePresidente: Jos Manuel Cabral de Sousa DiasSecretria-Executiva: Lorena Costa GarciaMembros: Eduardo Fernandes Formighieri, Joo Ricardo Moreira deAlmeilda, Larissa Andreani, Leonardo Fonseca Valadares, Maria Iara
Pereira MachadoSuperviso editorial: Jos Manuel Cabral de Sousa DiasReviso de texto: Jos Manuel Cabral de Sousa DiasNormalizao bibliogrfica: Maria Iara Pereira Machado
Fotos da capa: Sergey Yarochkin/Fotolia, MK/FotoliaCapa, projeto grfico, editorao eletrnica: Athalaia Grfica e EditoraTratamento de ilustraes: Paulo Roberto Pinto
1aedio1 impresso (2013): 500 exemplares
Todos os direitos reservados
A reproduo no-autorizada desta publicao, no todo ou emparte, constitui violao dos direitos autorais (Lei n 9.610).
Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP)
Embrapa Agroenergia
B 615 Biomassa para qumica verde / editor-tcnico, Slvio Vaz Jnior.
Braslia, DF: Embrapa Agroenergia, 2013.
196 p. ; il. color.
ISBN: 978-85-7035-230-9
1.Biomassa qumica verde. 2. Agroindstria Brasil. I.Vaz Jnior, Silvio.
660.63 - CDD 22. Ed.
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iBiomassa para Qumica Verde
Carlos A. M. Santana
Economista, Mestre e Doutor em Economia Agrcola; pesqui-sador da Embrapa Estudos e Capacitao.
Clenilson Martins Rodrigues
Qumico, Mestre e Doutor em Qumica; pesquisador da Em-brapa Agroenergia.
Dasciana de Souza Rodrigues
Qumica Industrial, Mestre e Doutora em Engenharia Qumi-
ca; pesquisadora da Embrapa Agroenergia.
Frederico O. M. Dures
Engenheiro Agrnomo, Mestre em Agronomia e Doutor emFitotecnia; pesquisador da Embrapa Produtos e Mercados.
Jos Dilcio Rocha
Engenheiro Qumico, Mestre em Planejamento de SistemasEnergticos e Doutor em Engenharia Mecnica; pesquisadorda Embrapa Agroenergia.
Patrcia Verardi Abdelnur
Qumica, Mestre e Doutora em Qumica Orgnica; pesquisa-dora da Embrapa Agroenergia.
Autores
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ii Biomassa para Qumica Verde
Peter Rudolf Seidl
Qumico Industrial, Mestre e Doutor em Qumica; professor
da Universidade Federal do Rio de Janeiro.
Slvio Vaz Jr.
Qumico, Mestre em Fsico-Qumica e Doutor em QumicaAnaltica; pesquisador da Embrapa Agroenergia;[email protected].
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iiiBiomassa para Qumica Verde
Os conceitos de biorrefinaria e qumica verde enfocamo aproveitamento integral da biomassa, de modo que se crie
cadeias de valor similares quelas dos derivados do petrleo,porm com menor impacto negativo ao meio ambiente, deforma a contemplar sistemas integrados (matria-prima, pro-cesso, produto e resduos) sustentveis, considerando-se, den-tre outros aspectos, os balanos de energia e massa, o ciclo de
vida e a reduo de gases do efeito estufa.Conceitos como estes so de fundamental importncia
para a explorao sustentvel do agronegcio brasileira, almde promover o desenvolvimento de tecnologias nacionais. As-sim, esta obra busca contribuir para o avano no conhecimen-to e na aplicao da biomassa na qumica, de modo a se criar econsolidar novas oportunidades agroindustriais para o Brasil.
Boa leitura a todos!
Manoel Teixeira Souza JuniorChefe-geral da Embrapa Agroenergia.
Apresentao
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ivBiomassa para Qumica Verde
Os autores agradecem Embrapa Agroenergia pela opor-tunidade de elaborao e publicao desta obra.
Agradecem, tambm, ao Prof. Dr. Cludio Mota do Ins-tituto de Qumica da Universidade Federal do Rio de Janeiropela reviso tcnica do texto.
Agradecimentos
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vBiomassa para Qumica Verde
Prefcio 1
1 BIOMASSA E QUMICA VERDE 5
Princpios fundamentais 7Oportunidades para a qumica verde no Brasil 11
Referncias bibliogrficas 13
2 OFERTA E DISTRIBUIO DE BIOMASSA NO BRASIL 17
Matrias-primas oleaginosas 19
Matrias-primas sacardeas 26
Matrias-primas amilceas 30
Matrias-primas lignocelulsicas 40Consideraes finais 43
Referncias bibliogrficas 45
3 ANLISE QUMICA DA BIOMASSA 49
Tcnicas analticas tradicionais aplicadas biomassa lignocelulsica 52
Determinao do teor de celulose, hemicelulose e lignina 54
Determinao do perfil de acares 55
Determinao do perfil de ligninas 57
Anlise composicional da biomassa 61
Tcnicas analticas avanadas aplicadas biomassa 65
Tcnicas espectroscpicas, cromatogrficas e espectromtricas 65
Estudo de metablitos por metabolmica 72
Avaliao da biomassa processada 73
Consideraes finais 75
Referncias bibliogrficas 76
Sumrio
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vi Biomassa para Qumica Verde
4 PROCESSOS QUMICOS CATALTICOS 87
Processos catalticos aplicados biomassa lignocelulsica 90
Anlise da composio e caracterizao 93Pr-tratamento 94
Sntese orgnica 95
Separao e purificao 99
Estudo do potencial industrial 100
Escalonamento 101
Tratamento de efluentes residuais 102
Referncias bibliogrficas 103
5 PROCESSOS BIOQUMICOS 111
Produtos obtidos da biomassa por processos bioqumicos 114
Processos bioqumicos para transformao da biomassa 115
Converso de matrias-primas lignocelulsicas 122
Converso de matrias-primas oleaginosas 124
Converso de matrias-primas sacardeas e amilceas 125
Avanos no desenvolvimento de processos bioqumicos 126
Processos microbianos 126Processos enzimticos 128
Aproveitamento de componentes minoritrios da biomassa 131
Referncias bibliogrficas 132
6 A PLATAFORMA TERMOQUMICA 139
A cogerao na indstria brasileira 143
O processo de pirlise rpida da biomassa 148
Os produtos primrios 151A pirlise rpida como uma etapa de pr-tratamento de biomassa 154
Aplicaes potenciais dos produtos 154
Os gargalos das etapas de transformao 154
A carbonizao para a produo de carvo vegetal 159
O processo de gaseificao para a produo de gs de sntese 161
As aplicaes do gs de sntese 163
Referncias bibliogrficas 165
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viiBiomassa para Qumica Verde
7 POTENCIALIDADES DA BIOMASSA PARA A QUMICA VERDE 169
Desafios cientficos 177
Desafios tcnicos 177Desafios econmicos 178
Referncias bibliogrficas 179
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1Prefcio
A necessidade de desenvolvimento de novas matrias--primas renovveis para a qumica, em substituio ao pe-
trleo, tem se mostrado como um desafio estratgico parao sculo XXI. Neste contexto, o uso dos diferentes tipos debiomassa vegetal amilcea, lignocelulsica, oleaginosa e sa-cardea pode se consolidar tanto como uma alternativa deuso de matrias-primas mais baratas e menos poluentes, bemcomo um modelo de agregao de valor econmico s cadeiasagroindustriais, como as da soja, cana-de-acar, milho, flo-
restas, entre outras. Tais linhas de ao podero, sobretudo,contribuir para a sustentabilidade dos processos de produode diferentes tipos de produtos qumicos orgnicos, desde de-tergentes a frmacos, os quais so de largo uso na atualidade.
A qumica verde surge como uma nova filosofia dentrodas cincias qumicas para quebrar velhos paradigmas, comoa grande gerao de resduos e o uso intensivo de petroqumi-
cos, atravs de uma viso holstica dos processos em laborat-rios e em indstrias. Tal viso, descrita em 12 princpios, buscarevigorar a qumica por meio da reduo da gerao de resdu-os, economia atmica e energtica, e uso de matrias-primasrenovveis, entre outras consideraes de grande relevncia.
No caso do uso de matrias-primas renovveis, esta uma questo extremamente estratgica para o Brasil, por ser
Prefcio
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2 Biomassa para Qumica Verde
um dos principais pases produtores de biomassa e, conse-quentemente, um dos maiores geradores de resduos agroin-
dustriais. Desse modo, o aproveitamento da biomassa pelaqumica abre-se como uma nova possibilidade de negcios ede gerao de riquezas para o pas, alm de propiciar menorimpacto negativo ao meio ambiente.
Os compostos qumicos so os produtos com maior po-tencial de agregao de valor a uma determinada cadeia dabiomassa, dada importncia da indstria qumica conven-
cional e da qumica fina em diferentes setores da economia,podendo-se destacar compostos que podem ser utilizadoscomo bloco-construtores, intermedirios de sntese e pol-meros. Por outro lado, a necessidade de desenvolvimento detecnologias para a obteno desses produtos apresenta con-siderveis gargalos a serem superados, tanto tcnicos, quantocientficos e de mercado.
Esta publicao trata do potencial tcnico-econmico dautilizao da biomassa como matria-prima para a qumica, apartir da viso da qumica verde, mostrando um cenrio rela-cionado com as perspectivas e os desafios para o desenvolvi-mento de uma qumica renovvel brasileira.
Slvio Vaz Jr.
Braslia (DF), setembro de 2013.
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5Biomassa e Qumica Verde
A questo ambiental tomou uma dimenso global nosanos 1990 como consequncia de uma serie de acidentes qu-
micos, como o desastre de Bhopal na ndia, assim como pro-blemas de contaminao por produtos usados como medica-mentos ou defensivos qumicos (AMATO, 1993). A questodo aquecimento global tem um impacto direto nas empresas,que tm sido pressionadas a mudarem seus hbitos conven-cionais de produo e de desenvolvimento de produtos. Hoje,as organizaes no podem mais ignorar a questo ambiental
que, associada com diminuio progressiva das fontes fsseisde energia e matria-prima, tem levado a mudana de para-digmas e como consequncia, novos modelos de negcio.
A resposta da indstria qumica aos novos tempos foi omovimento relacionado com o desenvolvimento da qumicaverde. Ela comeou no incio dos anos noventa, principalmentenos Estados Unidos, Inglaterra e Itlia, com a introduo de no-
vos conceitos e valores para as diversas atividades fundamentaisda qumica, bem como, para os diversos setores correlatos daatividade industrial e econmica. Esta proposta logo se amplioupara envolver a IUPAC (International Union of Pure and AppliedChemistry) e a OCDE (Organizao para Cooperao e Desen-
volvimento Econmico) no estabelecimento de diretrizes para odesenvolvimento da qumica verde em nvel mundial.
Biomassa e Qumica Verde
Peter Rudolf Seidl
1
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6 Biomassa para Qumica Verde
A contribuio da qumica para o desenvolvimen-to sustentvel da biodiversidade brasileira foi objeto de um
workshoprealizado em Manaus, AM, em novembro de 1993,pouco depois da Rio-92. O evento serviu para evidenciar as
vantagens de agregar valor a produtos extrados de maneirasustentvel em lugar de extinguir este valioso recurso natural.Um longo esforo foi desenvolvido com o apoio dos represen-tantes das vrias universidades, institutos de pesquisas, fede-raes de indstrias, centros de pesquisas de empresas brasi-
leiras, organizaes de classe do setor qumico e do SenadoFederal, atravs da Comisso Mista de Acompanhamento dasMudanas Climticas. Como fruto deste esforo, foi formali-zada ao Ministro de Cincia e Tecnologia, em agosto de 2007,a proposio de apoio governamental criao da Rede e daEscola Brasileira de Qumica Verde, durante a realizao do1 Workshop Internacional de Qumica Verde realizado em
novembro de 2007, em Fortaleza (CENTRO DE ENERGIASALTERNATIVAS E MEIO AMBIENTE, 2007). Nesse con-texto, o Ministrio de Cincia e Tecnologia encomendou aoCentro de Gesto e Estudos Estratgicos (CGEE) a propostade estruturao de uma Rede Brasileira de Qumica Verde eda criao da Escola Brasileira de Qumica Verde, como pi-lares organizacionais de uma estratgia nacional de C,T&I
na rea (CENTRO DE GESTO E ESTUDOS ESTRATGICOS, 2010). O CGEE desenvolveu juntamente com umaefetiva representao da comunidade cientifica e tecnolgicanacional, inclusive empresas, um amplo estudo dos principaistemas correlacionados com a Qumica Verde, tendo comofoco, a experincia nacional nesta rea; bem como, as poten-cialidades da nossa biodiversidade e a estreita cooperao
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7Biomassa e Qumica Verde
com a indstria nacional para compor uma proposta de de-senvolvimento da qumica verde no Brasil.
A proposta assim colocada almeja integrar este esforocom alguns programas que vem sendo desenvolvidos de formaisolada e em desenvolvimento no pas, tendo em vista promovera Qumica Verde no pas como uma estratgia de desenvolvi-mento sustentvel nacional, tendo a ps-graduao nacional,notadamente as reas da biologia, qumica e engenharia qumi-ca, como o patamar deste salto cientfico e tecnolgico.
Princpios fundamentais
No decorrer das ltimas duas dcadas, formou-se umconsenso sobre doze princpios fundamentais da qumica ver-de (TUNDO et al., 2000). So eles:
1. Preveno: prevenir melhor do que remediar reaspoludas;
2. Eficincia atmica: os mtodos sintticos devem serdesenvolvidos de modo a incorporar o maior nmeropossvel de tomos dos reagentes no produto final;
3. Sntese segura: devem ser desenvolvidos mtodos sin-tticos que utilizem e gerem substncias com pouca ounenhuma toxicidade sade humana e ao ambiente;
4. Desenvolvimento de produtos seguros: deve-se bus-car o desenvolvimento de produtos que aps realiza-rem a funo desejada, no causem danos ao ambiente;
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8 Biomassa para Qumica Verde
5. Uso de solventes e substncias auxiliares seguros:a utilizao de substncias auxiliares como solventes,
agentes de purificao e secantes precisa ser evitada aomximo; quando inevitvel a sua utilizao, estas subs-tncias devem ser incuas ou facilmente reutilizadas;
6. Busca pela eficincia energtica: os impactos ambien-tais e econmicos causados pela gerao da energiautilizada em um processo qumico precisam ser consi-
derados. necessrio o desenvolvimento de processosque ocorram temperatura e presso ambientes;
7. Uso de matrias-primas renovveis: o uso de bio-massa como matria-prima deve ser priorizado nodesenvolvimento de novas tecnologias e processos;
8. Formao de derivados deve ser evitada: processosque envolvem intermedirios com grupos bloqueado-res, proteo/desproteo, ou qualquer modificaotemporria da molcula por processos fsicos ou qu-micos devem ser evitados;
9. Catlise: o uso de catalisadores, to seletivos quanto
possvel, deve ser adotado em substituio aos rea-gentes estequiomtricos;
10. Produtos degradveis: os produtos qumicos preci-sam ser projetados para a biocompatibilidade. Apssua utilizao no deve permanecer no ambiente, de-gradando-se em produtos incuos;
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9Biomassa e Qumica Verde
11. Anlise em tempo real para a preveno da polui-o: o monitoramento e controle em tempo real, den-
tro do processo, devero ser viabilizados. A possibi-lidade de formao de substncias txicas dever serdetectada antes de sua gerao;
12. Qumica intrinsecamente segura para a prevenode acidentes: a escolha das substncias, bem comosua utilizao em um processo qumico, deve buscar
a minimizao do risco de acidentes, como vazamen-tos, incndios e exploses.
Tais conceitos, que tambm se referem produo lim-pa e a inovaes verdes, j esto relativamente difundidos emaplicaes industriais, particularmente em pases com inds-tria qumica bastante desenvolvida e que apresentam rigoroso
controle na emisso de agentes poluentes. Baseiam-se no pres-suposto de que processos qumicos com potencial de impactarnegativamente o meio ambiente venham a ser substitudos porprocessos menos poluentes ou no poluentes. Tecnologia lim-pa, preveno primria, reduo na fonte, qumica ambien-tal e qumica verde so denominaes que surgiram e foramcunhadas no decorrer das ltimas duas dcadas para tradu-
zir esse importante conceito. A palavra verde sinnima delimpo e tem uma conotao poltica; a qumica o centro daquesto ambiental; sustentabilidade ambiental, social e econ-mica traduz o futuro desejado; e qumica verde reflete a uniodessas ideias.
No caso do Brasil, o stimo princpio - uso de matrias-pri-mas renovveis destaca-se como uma grande oportunidade
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10 Biomassa para Qumica Verde
estratgica para o pas se inserir e at liderar segmentos rela-cionados a diversas reas da qumica verde em nvel mundial,
como ser visto no item seguinte.A Conferncia das Naes Unidas para o Desenvolvimen-
to Sustentvel, mais conhecida como Rio + 20 (CONFERNCIA DAS NAES UNIDAS SOBRE DESENVOLVIMENTO SUSTENTVEL, 2012, propiciou uma oportunidadepara que os principais executivos da indstria qumica mun-dial assumissem compromissos com a sustentabilidade em
nome de suas empresas (HOGUE, 2012). Estes compromissosforam detalhados pelo representante da Associao Brasilei-ra da Indstria Qumica (ABIQUIM) em uma mesa redondasobre Estratgias Brasileiras para a Incluso da Qumica Ver-de sobre o Processo Produtivo (FREIRE, 2012). Interesse nacadeia de valor baseada na transformao de matrias-primasda biomassa em produtos qumicos est incentivando o desen-
volvimento de processos de fabricao sustentveis (GALLE-ZOT, 2012). Neste particular cabe ressaltar a distino entrequmica verde e o que conhecido como qumica do verde.A primeira baseada nos 12 princpios anteriormente comen-tados, que, em pases como o Brasil, coloca grande nfase emmatrias-primas renovveis. Por outro lado, ainda h certafascinao com tudo que natural, assim existem empresas
que fazem o seu marketingem produtos naturais ou isentosde qumica. Existem vrios exemplos de processos baseadosem matrias-primas naturais, ou renovveis, que no so maisfavorveis que os baseados em matrias-primas fsseis em ter-mos de critrios como: consumo de gua ou energia, emissode gases do efeito estufa, potencial de risco ou outro critrioaplicado ao desenho de um processo verde.
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11Biomassa e Qumica Verde
Oportunidades para a qumica verde no Brasil
O Brasil se encontra em uma posio privilegiada paraassumir a liderana no aproveitamento integral da biomassapelo fato de possuir a maior biodiversidade do planeta; disporde: intensa radiao solar; gua em abundncia; diversidadede clima e pioneirismo na produo de biocombustveis dabiomassa em larga escala, com destaque para a indstria cana-
vieira ou do etanol. O pas rene, ainda, condies para ser o
principal receptor de recursos de investimentos provenientesdo mercado de carbono no segmento de produo e uso debioenergia, por ter no meio ambiente a sua maior riqueza eapresentar uma enorme capacidade de absoro e regeneraoatmosfrica.
O papel futuro do agronegcio brasileiro, que se con-figura como uma das mais expressivas contribuies para
a economia nacional, agora apresenta uma oportunidadereal para instalar a inovao qumica atravs da agregaode valor s matrias-primas renovveis permitindo, assim,que se passe de uma economia de exportao de commoditiespara uma economia de produtos inovadores e de alto valoragregado a bioeconomia. A plena aceitao e adoo des-te novo campo de atividades da qumica nos anos recentes
se deve ao esforo bem sucedido de se acoplar os interessesda inovao qumica simultaneamente com os objetivos dasustentabilidade.
No que diz respeito s matrias-primas, duas categoriasdominam a pesquisa hoje: primeira e de segunda gerao.As de primeira gerao so produzidas a partir de culturasricas em carboidratos, amido e leo; as de segunda gerao
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12 Biomassa para Qumica Verde
utilizam como biomassa o resduo de partes de culturas nocomestveis. Como exemplo, pode-se citar a rota sucroqumi-
ca onde, a partir da cana-de-acar, so produzidos produtosqumicos dos mais diversos tipos e aplicaes, como plsticosverdes, alm da produo do etanol como biocombustvel.Neste contexto, as biorrefinarias se tornam uma alternativapara o presente e o futuro da indstria qumica, pois com-preendem instalaes e processos atravs dos quais matrias--primas renovveis e seus resduos so transformados em bio-
combustveis, produtos qumicos de alto valor agregado, almde energia, insumos e alimentos. uma estrutura anloga das refinarias de petrleo, que fabricam mltiplos produtos,como combustveis (em grande volume) e, com o objetivo deampliar a lucratividade, produzem uma parcela de produtosqumicos de alto valor agregado.
O Brasil vem se destacando pela produo dos chama-
dos plsticos verdes, os quais apresentam uma srie de van-tagens ambientais em relao aos produtos feitos a partir decombustvel fssil, pois estudos demonstram que em mdia,para cada tonelada de plstico verde produzido, 2,3 tonela-das de CO
2so capturadas da atmosfera durante o plantio da
cana-de-acar.Desse modo, o potencial brasileiro de uso da biomassa
como matria-prima para a qumica se destaca frente a outrospases devido, principalmente, a sua grande e diversificadaproduo agroindustrial. Saber aproveitar estas vantagens deum modo sustentvel, principalmente quanto ao meio am-biente e biodiversidade, poder levar a uma grande geraode riquezas e de conhecimento estratgico para o pas.
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13Biomassa e Qumica Verde
Referncias bibliogrficas
AMATO, I. The slow birth of green chemistry. Science, Wa-shington, v. 259, p. 1538 1541, 1993.
CENTRO DE ENERGIAS ALTERNATIVAS E MEIO AMBIENTE. Brazilian network on green chemistry aware-ness, responsibility and action. CENEA: Fortaleza/CE, 18a 21 de novembro de 2007.
CENTRO DE GESTO E ESTUDOS ESTRATGICOS. Qu-mica verde no Brasil: 2010-2030. CGEE: Braslia/DF,2010, 433 p.
CONFERNCIA DAS NAES UNIDAS SOBRE DESENVOLVIMENTO SUSTENTVEL. Rio + 20. Disponvel
em: . Acesso em: dez. 2012.
FREIRE, E. Estratgia brasileira para incluso da qumica ver-de no setor produtivo. Revista de Qumica Industrial,Rio de Janeiro, v. 736, p. 11, 2012.
GALLEZOT, P. Conversion of biomass to selected chemical
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HOGUE, C. Rio roundup. Chemical & Engineering News,Washington, v. 28, p. 10 14, 2012.
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14 Biomassa para Qumica Verde
TUNDO, P.; ANASTAS, P.; BLACK, D.S.; BREEN, J.; COL-LINS, T.; MEMOLI, S.; MIYAMOTO, J.; POLYAKOFF,
M.; TUMAS, W. Synthetic pathways and process in greenchemistry introductory overview. Pure and AppliedChemistry, London, v. 72, p. 1207 1228, 2000.
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17Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
A biomassa vegetal um produto direto da fotossntese,
por meio da qual o gs carbnico (CO2) convertido em a-cares, os quais, posteriormente, so convertidos nos polmerosestruturais amido,celulose, hemicelulosee lignina. O aprovei-tamento energtico e qumico da biomassa se d atravs deplataformas tecnolgicas complexas, as quais dependem, porsua vez, do tipo de matria-prima e da eficincia adequada dosprocessos de converso. Neste captulo sero tratadas quatro
classes de biomassa a serem utilizadas como matrias-primasrenovveis para a qumica: as oleaginosas, as amilceas, as sa-cardease as lignocelulsicas.
Quando buscada a utilizao da biomassa pela qu-mica, h que se considerar a qualidade e a disponibilidadecompetitiva da primeira, alm da eficincia de processos deconverso e aproveitamento de resduos/coprodutos, associa-
dos governana de ordenamento territorial, infraestrutura elogstica; tais pontos constituem os fatores crticos para a ex-plorao econmica da biomassa. A contribuio da biomas-sa, por exemplo, para a sustentabilidade da matriz energticabrasileira e mundial uma questo estratgica para os pasese regies; porquanto, associa recursos naturais, intelignciae parcerias. Fundamentalmente, uma oportunidade para
Oferta e Distribuiode Biomassa no Brasil
Carlos A. M. Santana e Frederico O. M. Dures
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18 Biomassa para Qumica Verde
o desenvolvimento da agricultura de alimentos conjugadocom a agricultura de energia e com a agricultura de mat-
rias-primas. Os resultados e impactos esto na capacidade deintegrar a viso agrcola e industrial dos negcios de base tec-nolgica. Biocombustveis, sobretudo etanol e biodiesel, soproduzidos em larga escala porque a energia advinda da bio-massa baseia-se por alguns princpios fundamentais quanto fonte primria ou secundria de energia, matrias-primas dequalidade e disponibilidade, processos de converso eficien-
tes, infraestrutura e logstica, e uma crescente percepo cole-tiva e individual de mudana de matriz energtica de fssilpara renovvel, com a ltima representada pela biomassa.
O Brasil, com 851 milhes de hectares territoriais e com-provada evoluo competitiva no agronegcio tropical, apre-senta condies naturais (solo, gua e clima), mo-de-obra,tecnologia e capacidade gerencial e tcnica para ser um dos
principais players mundiais no negcio da biomassa, tantopara fins energticos, como para a produo de compostosqumicos renovveis. E, por certo, tem uma situao mparfavorvel expanso das cadeias de produo. Uma questorelevante, e que pode auxiliar ao desenvolvimento de princ-pios de qumica verde em escala industrial, que o Brasil j seconstitui em um grande mercado consumidor de biocombus-
tveis - biodiesel e etanol.Considerando-se o cenrio mundial de produo de bio-massa, o Brasil se destaca por possuir uma grande variedadede matrias-primas disponveis para a qumica verde ou paraa qumica renovvel, considerando-se que ambas aqui se re-ferem ao uso da biomassa como matria-prima para a qumi-ca. A disponibilidade das quatro classes de matrias-primas
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7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
34/198
19Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
anteriormente citadas, utilizadas na produo de biocombus-tveis e outros produtos da qumica renovvel, tem crescido
substancialmente no Pas ao longo dos anos. Vrios fatoresexplicam essa tendncia, entre outros, os avanos cientficos etecnolgicos registrados pela agricultura brasileira, o empreen-dedorismo dos produtores nacionais, o ambiente de polticaspblicas domsticas e a grande dotao de recursos naturais.
Matrias-primas oleaginosas
As principais matrias-primas oleaginosas para a qumicarenovvel compreendem a soja, algodo, mamona, palma-de--leo (dend), girassol e o amendoim. O primeiro desses pro-dutos o principal insumo atualmente utilizado pela inds-tria nacional na produo de biodiesel. A produo domsticadessa oleaginosa expandiu a uma taxa mdia anual de 7,5% no
perodo 1991-2011, aumentando de 14,9 milhes de toneladaspara 74,8 milhes de toneladas. Geograficamente, a produose concentrou nas regies Centro-Oeste e Sul (Tabela 1). Notrinio 2009-2011 elas responderam por 83% da produo to-tal brasileira deste produto.
Como produtos desta classe de matrias-primas podem--se destacar leos refinados e no refinados, cidos graxos,
biodiesel, glicerina, sabes e polmeros.Em nvel estadual, a produo de soja tem sido maior noMato Grosso, Paran, Rio Grande do Sul, Gois e Mato Grossodo Sul. No primeiro desses Estados, o volume produzido notrinio 2009-2011 alcanou, aproximadamente, 19 milhes detoneladas (Tabela 1); ou seja, a mais elevada entre todas as de-mais Unidades da Federao. A produo de soja tem crescido
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20 Biomassa para Qumica Verde
Tabela1.Pro
duo
brasileira
desojaporUnidadesd
aFederao;mdiadostri
nios
(toneladas
).
Estados
1991-93
1994-96
1
997-99
2000-02
2003-05
2006-08
20
09-11
Brasi
l
1
8.914.496
24.5
93.7
81
29
.562.5
17
37.6
11.9
01
50.8
83.8
18
56.7
18.3
06
66.9
72.3
91
Ron
dnia
7.545
7.647
11.0
62
62.8
97
174.2
35
281.443
38
7.249
Roraima
3
1.400
24.5
00
5
.973
Par
2.140
4.143
115.6
63
188.330
25
5.722
Tocantins
15.5
57
36.0
44
93.9
17
192.306
645.0
96
789.624
1.020.0
69
Maran
ho
39.8
12
146.765
306.995
502.527
853.6
62
1.106.300
1.368.2
89
Piau
2.225
17.6
95
57.7
08
106.764
418.6
54
616.095
93
1.035
Cear
1,101
1,259
3
,366
Bahia
504.423
882.169
1.1
17.1
80
1.459.905
2.107.554
2.345.678
3.017.2
65
MinasGerais
1.022.131
1.126.228
1.2
32.9
29
1.593.602
2.644.468
2.479.440
2.864.9
17
SoPau
lo
937.772
1.216.900
1.2
85.7
60
1.368.770
1.755.609
1.446.014
1.337.1
59
Paran
3.911.905
5.822.596
7.2
17.2
48
8.447.449
10.2
40.3
68
11.0
13.3
86
12.9
86.2
44
SantaCatarina
350.685
427.776
478.750
529.650
653.7
79
952.243
1.287.6
91
RioGran
de
doSul
4.645.583
5.175.415
5.2
28.2
08
5.782.081
5.855.184
8.389.412
10.0
74.2
99
MatoGrosso
doSul
2.059.431
2.226.652
2.4
34.1
87
2.956.078
3.697.370
4.523.448
4.822.0
89
MatoGrosso
3.499.960
5.281.380
6.9
20.6
54
9.997.547
15.0
81.7
80
16.2
24.0
95
19.1
83.7
15
Gois
1.821.069
2.139.798
3.0
97.6
79
4.516.897
6.464.916
6.186.750
7.255.3
65
DistritoFederal
96.3
98
86.6
58
77.1
31
89.1
38
147.6
53
147.303
172.189
Fonte:INSTITUTOBRASILEI
RODEGEOGRAFIAEESTATST
ICA(2013).
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7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
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21Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
substancialmente em outros Estados, particularmente naque-les que conformam a regio conhecida como MATOPIBA
(Maranho, Tocantins, Piau e Bahia).Uma segunda matria-prima oleaginosa largamente pro-
duzida no Brasil o algodo. O algodoeiro uma planta quepermite a produo de vrios subprodutos, entre eles o leocomestvel, a rao que fornece energia e protena para ru-minantes, e a farinha de algodo, cujas propriedades para aformao de filmes das protenas de algodo esto sendo pes-
quisadas para a produo de materiais biodegradveis. Vriosestados brasileiros produzem algodo, principalmente aqueleslocalizados na regio Nordeste e Centro-Oeste. Entretanto, aproduo mais acentuada na Bahia e no Mato Grosso (Tabela2). No trinio 2009-2011, estes dois Estados responderam poraproximadamente 82% da quantidade total produzida no Pas.
A mamona outra matria-prima oleaginosa disponvel no
Brasil. O leo produzido por ela possui alta viscosidade e alta so-lubilidade em lcool a baixa temperatura. Ele utilizado de di-ferentes maneiras, por exemplo, na produo de biodiesel e namedicina popular como purgativo. A disponibilidade nacionaldesta matria-prima bem menor do que vrias outras existentesno Pas. No trinio 2009-2011, a produo brasileira de mamonaalcanou 102 mil toneladas (Tabela 3). A maior parte dessa quan-
tidade veio do Nordeste e em particular, da Bahia e do Cear.Alm das oleaginosas acima descritas, o Brasil produztambm outras trs, a palma-de-leo (dend), o girassol e oamendoim. A produo total da primeira delas aumentou de611 mil toneladas no trinio 1991-1993 para 1,2 milho em2009-2011 (Tabela 4). Praticamente, dois Estados foram res-ponsveis os por este resultado - Par e Bahia.
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7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
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22 Biomassa para Qumica Verde
Tabela2.Pro
duo
brasileira
dealgo
doher
bceo
(em
caroo
)porUnidade
daFede
rao;mdiadostrinios
(toneladas
).
Estados
1991-93
1994-96
1
997-99
2000-02
2003-05
2006-08
20
09-11
Brasi
l
1.677.188
1.248.118
1.1
56.7
73
2.272.213
3.221.303
3.664.241
3.639.3
68
Ron
dnia
12.6
37
2.571
2.488
Tocantins
285
1.057
6.052
3.249
14.873
Maran
ho
384
805
317
6.181
2
0.722
27.9
86
48.895
Piau
5.708
20.8
74
3.892
3.356
7.131
34.0
35
34.674
Cear
23.2
36
33.6
00
21.0
16
29.9
64
1
2.910
6.546
3
.177
RioGran
de
doNorte
7.797
17.7
42
3.365
10.1
51
1
1.199
5.834
2
.787
Para
ba
10.6
61
15.1
50
7.418
8.893
1
1.578
4.396
1
.448
Pernam
buco
2.097
4.079
1.174
3.180
2.005
2.023
1
.153
Alagoas
1.054
2.544
2.040
6.144
2.374
2.060
288
Bahia
114.417
85.3
86
58.0
41
160.913
600.9
75
1.034.480
1.164.3
19
MinasGerais
85.2
87
61.4
10
98.4
90
86.6
97
124.6
76
88.3
13
75.297
SoPau
lo
353.775
249.100
167.695
156.216
207.6
77
106.015
35.600
Paran
814.999
413.193
131.574
128.216
8
0.204
21.7
57
3.7
14
MatoGrosso
doSul
80.1
38
90.3
84
87.9
26
150.456
174.1
62
152.162
171.306
MatoGrosso
75.6
54
84.2
80
326.607
1.223.141
1.5
44.3
11
1.908.594
1.803.4
04
Gois
87.3
07
144.065
242.838
293.960
402.3
42
262.072
277.845
Fonte:INSTITUTOBRASILEI
RODEGEOGRAFIAEESTATST
ICA(2013).
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7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
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23Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
Tabela3.Pro
duo
brasileira
demamona
(baga)porUnidade
daFederao;mdiadotrinio(toneladas
).
Estados
1991-93
1994-96
1997-99
2000-02
2
003-05
2006-08
20
09-11
Brasi
l
91.6
62
42.8
45
49.1
62
96.1
36
1
30.4
10
105.094
10
2.142
Piau
4.418
797
73
220
2.449
3.086
910
Cear
4.460
2.583
436
1.774
6.254
4.615
9
.337
RioGran
de
doNorte
862
234
42
Para
ba
46
13
5
726
791
143
Pernam
buco
3.840
3.469
1.282
451
2.079
2.584
3
.485
Bahia
65.9
89
32.8
98
43.2
00
73.4
67
1
06.6
91
80.2
98
76.982
MinasGerais
581
334
634
4.394
2.939
5.612
8
.362
SoPau
lo
9.177
1.460
1.054
3.203
1.660
2.182
1
.078
Paran
2.564
151
24
814
849
681
1
.570
RioGran
de
doSul
15
18
1.886
169
MatoGrosso
doSul
384
378
93
555
493
MatoGrosso
1.192
11.6
07
5.253
1.112
54
Fonte:INSTITUTOBRASILEI
RODEGEOGRAFIAEESTATST
ICA(2013).
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7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
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24 Biomassa para Qumica Verde
Tabela4.Pro
duo
brasi
leira
depalma-
de-leoporUnidade
daFederao;mdiadotrinio(cac
ho
decoco,toneladas
).
Estados
1991-93
1994-96
1997-9
9
2000-02
2003
-05
2006-08
200
9-11
Brasi
l
611.781
694.137
735.392
722.906
903.0
27
1.124.036
1.23
8.768
Amazonas
590
183
182
2.101
Par
410.370
551.254
542.760
550.013
738.3
03
932.357
1.01
9.131
Bahia
157.508
126.822
159.375
172.709
164.6
02
191.497
217
.536
Fonte:INSTITUTOBRASILEI
RODEGEOGRAFIAEESTATST
ICA(2013).
Tabela5.Pro
duo
brasileira
degirasso
l(emgro)p
orUnidade
daFederao,2
005-2011,(
toneladas
).
Estados
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2
011
Brasi
l
60.7
35
87.3
62
104.923
148.297
1
00.9
05
86.6
08
77.932
Cear
-
-
-
402
1.266
838
1
.131
RioGran
de
doNorte
-
-
-
1.231
1.246
1
63
Para
ba
-
-
-
-
-
8
83
Sergipe
-
-
-
-
-
880
374
Bahia
482
30
3.679
999
1.933
437
431
MinasGerais
-
-
-
-
-
4.584
6
.393
SoPau
lo
-
-
-
-
806
700
107
Paran
3.657
1.891
1.904
2.109
1.398
130
44
SantaCatarina
-
-
66
2
-
-
-
RioGran
de
doSul
9.292
30.0
38
30.9
89
28.4
60
30.3
07
15.6
67
10.346
MatoGrosso
doSul
12.2
12
16.4
56
9.089
6.583
2.350
5.175
3
.275
MatoGrosso
22.2
07
29.3
70
32.2
02
81.5
56
54.7
25
41.5
14
43.922
Gois
12.3
83
9.187
26.9
94
26.9
55
6.718
16.6
74
11.667
Fonte:INSTITUTOBRASILEI
RODEGEOGRAFIAEESTATST
ICA(2013).
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25Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
O girassol uma cultura relativamente nova no Pas. Elacomeou a ser produzida na segunda metade dos anos 2000.
Durante o perodo 2005-2011 sua produo nacional expan-diu a uma taxa mdia anual de 2,5%, passando de 60 mil to-neladas para 78 mil (Tabela 5). O Centro-Oeste foi a regioque apresentou o maior aumento de produo, seguida a umaboa distncia pelo Sul e Sudeste, respectivamente. Os maiores
volumes de produo proveem de Mato Grosso e Gois.A produo nacional de amendoim tambm cresceu sig-
nificativamente nos ltimos anos, aumentando de 156 mil to-neladas no trinio 1991-1993 para 276 mil em 2009-2011. V-rios Estados produzem esta oleaginosa; entretanto, So Paulotem sido responsvel por mais de 70% da quantidade totalproduzida na ltima dcada.
Um segundo aspecto importante para o uso dessas ole-aginosas como matrias-primas a distribuio da oferta ao
longo do ano. Nesse sentido, o calendrio de plantio e colheitada principal matria-prima atualmente utilizada na produode biodiesel, a soja, indica um bom potencial de complemen-tariedade com outras culturas oleaginosas, como as palmce-as, para o suprimento do mercado domstico.
A maioria dos Estados brasileiros planta a soja no pero-do outubro-dezembro e a colhem, em geral, em abril. Paran e
Mato Grosso, os dois maiores produtores, concentram o plan-tio e a colheita em novembro e maro, respectivamente. Dadoesse calendrio, a indstria nacional conta com uma maior dis-ponibilidade de soja no perodo maro-maio, quando ocorrea principal fase de comercializao. No caso da mamona, maisde 75% da produo nos ltimos cinco anos provem da Bahia.Neste Estado, o plantio realizado principalmente durante o
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41/198
26 Biomassa para Qumica Verde
perodo da 2 quinzena de novembro 1 quinzena de dezem-bro, e a colheita nos meses de junho e julho. Portanto, os pe-
rodos de colheita da soja e da mamona proporcionam distri-buio razovel de matria-prima oleaginosa para a indstriaqumica nacional. Essa distribuio poder tornar-se melhorcom a expanso da produo de palma-de-leo no Pas.
Matrias-primas sacardeas
A qumica renovvel brasileira dispe tambm de umaoferta nacional importante de matrias-primas sacardeas.De um modo geral, as matrias-primas sacardeas fornecema sacarose, dissacardeo formado por glicose e frutose, paraa obteno do etanol, a partir do qual pode-se obter steres,teres, monmeros para a formulao de polmeros verdese de resinas; pode-se obter tambm outros compostos a partir
da sacarose, como cidos orgnicos. Convencionou-se chamarde sucroqumicaao uso da sacarose pela indstria qumica, ealcoolqumicaao uso do etanol como molcula precursora degrande nmero de compostos qumicos de largo uso na inds-tria qumica.
A principal das matrias-primas sacardeas na atualida-de a cana-de-acar, devido a sua larga utilizao na pro-
duo de etanol, acar (sacarose) e eletricidade. A produodomstica desta matria-prima expandiu substancialmente noperodo 1991-2011 - taxa de crescimento anual mdia de 5,4%- aumentando de 261 milhes de toneladas para 734 milhes.Geograficamente, a produo tem como principal origem aregio Sudeste. So Paulo e Minas Gerais so, na atualidade,os maiores produtores. O primeiro registrou uma produo
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27Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
mdia de 421 milhes de toneladas no trinio 2009-2011 e osegundo 62 milhes (Tabela 6).
A regio Centro-Oeste tambm ocupa uma posio dedestaque em termos de produo de cana-de-acar. Gois eMato Grosso do Sul despontam entre as demais Unidades daFederao por apresentar as taxas de crescimento de produomais elevadas. Como resultado deste desempenho, Gois pro-duziu um volume mdio de 49 milhes de toneladas durante operodo 2009-2011 e Mato Grosso do Sul 32 milhes.
As regies Nordeste e Sul figuram em terceiro e quartolugar no ranking nacional de produo de cana-de-acar.Pernambuco e Alagoas so os Estados que mais contribuempara a produo nordestina e Paran o principal produtor naregio Sul (Tabela 6).
Alm da cana-de-acar, a qumica renovvel brasileiradispe tambm de outra matria-prima importante, o sorgo sa-
carino. Sua produo est apenas se iniciando no Pas; contudo,apresenta um grande potencial de uso em diversos segmentosda indstria. Atualmente, o segmento preferencial refere-se aocultivo de sorgo em usinas de grande porte para fornecer ma-tria-prima na entressafra de cana para a produo de etanol.
Segundo May e Dures (2012), o sorgo sacarino a plantaque mais se adapta ao setor sucroalcooleiro, principalmente
quando cultivado no vero, visando fornecer matria-primade qualidade para abastecer o mercado na entressafra da cana--de-acar, de forma a reduzir a instabilidade do mercado deetanol no Brasil. Na regio Centro-Sul, a colheita da cana vaide abril a dezembro. O sorgo, plantado de setembro a novem-bro, colhido entre janeiro a maro, poca de entressafra dacana. Uma caracterstica adicional do sorgo que por ser uma
-
7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
43/198
28 Biomassa para Qumica Verde
Tabela6.Pro
duo
brasileira
decana-
de-acarpor
Unidade
daFederao;mdiadotrinio(toneladas
).
Estados
1991-93
1994-96
1997-99
2000-02
2003-05
2006-08
20
09-11
Brasi
l
258.9
64.4
92
304.302.438
33
6.905.126
344.934.450
411
.391.5
46
557.472.717
714.358.666
Ron
dnia
22.0
21
18.7
18
21.9
40
17.8
79
4.562
116.537
23
5.260
Acre
15.9
84
3.239
5.922
9.389
2.359
41.6
65
10
8.315
Amazonas
60.8
10
54.9
48
113.975
233.648
267.7
14
353.044
33
7.377
Roraima
698
634
999
1.228
1.319
1
.405
Par
409.360
415.793
393.594
425.105
459.0
52
623.607
69
4.245
Amap
173
703
1.740
1.740
1.985
2.612
2
.990
Tocantins
161.615
176.343
120.714
172.499
159.5
95
262.694
1.181.4
87
Maran
ho
1.854.327
1.295.193
1
.131.2
14
1.095.941
1.774.641
2.584.196
2.891.4
81
Piau
1.077.863
759.737
476.695
399.695
549.2
08
732.758
87
3.401
Cear
2.429.095
1.701.343
1
.680.1
78
1.729.991
1.764.041
2.046.353
2.279.9
31
RioGran
de
doNorte
2.352.503
2.370.812
1
.973.8
59
2.324.195
3.232.287
3.777.703
3.934.6
20
Para
ba
5.955.979
5.018.900
3
.707.9
59
4.622.380
5.804.728
6.192.811
6.122.0
35
Pernam
buco
21.0
17.2
45
19.5
69.2
28
17.546.657
16.2
56.5
39
18.2
17.4
51
19.1
97.4
86
19.4
93.8
64
-
7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
44/198
29Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
Estados
1991-93
1994-96
1997-99
2000-02
2003-05
2006-08
20
09-11
Alagoas
19.2
68.2
24
21.3
55.8
78
26.744.882
27.2
20.5
14
25.7
42.8
38
25.9
03.3
90
26.8
04.5
26
Sergipe
1.708.846
1.314.600
1
.356.3
83
1.282.030
1.641.065
2.252.181
2.979.3
36
Bahia
3.356.668
3.869.125
4
.734.1
26
4.561.143
5.096.138
6.039.626
5.830.4
39
MinasGerais
16.8
93.4
76
15.4
23.2
98
16.912.268
18.6
37.2
47
23.5
01.7
87
39.6
22.8
55
62.2
39.8
30
EspritoSanto
1.783.783
2.195.173
2
.407.3
02
2.617.831
4.035.435
4.606.400
5.082.2
48
RiodeJaneiro
7.367.398
7.247.292
7
.455.8
56
6.464.128
7.814.260
6.461.128
6.004.6
31
SoPau
lo
1
43.4
49.0
00
180.460.00019
6.984.000
200.226.498
240
.772.8
35
334.818.743
420.796.014
Paran
13.1
60.8
89
19.9
47.9
46
26.104.063
26.2
32.9
55
31.4
28.5
45
43.6
83.0
37
49.0
33.6
20
SantaCatarina
818.084
513.788
467.770
600.143
6
18.1
18
717.233
55
1.246
RioGran
de
doSul
971.665
902.639
930.974
1.025.960
1.023.600
1.341.592
1.381.3
78
MatoGrosso
doSul
4.020.870
4.775.240
6
.245.6
40
7.323.201
9.372.319
16.4
04.5
22
31.6
33.5
85
MatoGrosso
3.688.416
6.879.057
10.049.355
10.7
42.8
83
13.8
51.2
82
14.8
01.1
09
14.9
41.7
70
Gois
7.118.286
8.013.871
9
.319.7
92
10.6
96.8
65
14.1
83.5
99
24.8
49.8
69
48.8
56.6
11
DistritoFederal
1.447
9.572
17.8
47
13.0
48
20.8
75
38.2
51
67.022
Fonte:INSTITUTOBRASILEIRODEGEOGRAFIAEESTATST
ICA(2013).
ContinuaodaTabela6.
-
7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
45/198
30 Biomassa para Qumica Verde
planta de ciclo curto (110a 120 dias), propagada por semen-tes, totalmente mecanizvel e possvel de ser processado com
a mesma tecnologia industrial desenvolvida para a cana.A cultura do sorgo sacarino ainda est em desenvolvi-
mento; portanto, no dispe de srie histrica oficial. Esti-mativas recentes indicam que a rea plantada partiu de poucomais de 3.000 hectares na safra 2010/2011 para mais de 20.000hectares na de 2011/2012. Considerando esta rea de 20.000ha, com uma produtividade potencial de 2.000 L de etanol e
uma produo de 40 toneladas de colmos por hectare, espera--se um potencial de negcios equivalente a 40 milhes de L deetanol. Ainda uma oferta tmida do produto perante o tama-nho do mercado de etanol no Brasil, mas com a melhoria nomanejo da cultura e a introduo de novas cultivares de maiorpotencial de produo, esses valores podem at duplicar porrea cultivada.
O interesse pela cultura do sorgo sacarino est funda-mentalmente relacionado ao setor sucroalcooleiro, abrangen-do usinas de grande porte presentes, principalmente, no Cen-tro-Oeste e no Sudeste do Brasil como negcio preferencial.Entretanto, apresenta potencial de expanso em mini usinasno Rio Grande do Sul, por meio da agricultura familiar.
Matrias-primas amilceas
Um terceiro grupo de matrias-primas brasileiras que,juntamente com as anteriores, amplia a gama de fontes de bio-massa disponveis para a indstria qumica nacional, compre-ende as amilceas, ou seja, granferas, razes e tubrculos. Elasproduzem o amido, que um polmero cujo monmero a
-
7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
46/198
31Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
glicose, que utilizado, principalmente, na produo de eta-nol, o qual pode ser utilizado como um biocombustvel, para
fins alimentcios e farmacuticos, alm de servir como umbloco-construtor para a alcoolqumica.
As matrias-primas amilceas mais abundantes no Passo o arroz, o milho e o sorgo granfero. A produo domsticade arroz cresceu substancialmente no perodo 1991-2011 (1,5%ao ano em termos mdios anuais), alcanando uma mdia de12,4 milhes de toneladas no trinio 2009-2011 (Tabela 7).
Em termos de distribuio geogrfica, a produo encon-tra-se concentrada na regio Sul onde esto localizados os doismaiores estados produtores do Pas, Rio Grande do Sul e SantaCatarina. Juntos, estes estados responderam por 72% da pro-duo mdia observada no perodo 2009-2011. Como ilustraa Tabela 7, a quantidade mdia produzida pelo Rio Grande doSul naquele perodo foi de aproximadamente 8 milhes de to-
neladas, enquanto que a registrada por Santa Catarina, segun-do maior produtor, foi de 1 milho. Todas as demais Unidadesda Federao produzem arroz; porm, os volumes produzidosso em geral relativamente baixos, com exceo de Mato Gros-so e Maranho. Estes estados contriburam para a produomdia nacional do perodo 2009-2011 com 712 mil toneladase 636 mil, respectivamente.
Em comparao ao arroz, a produo brasileira de milhoexpandiu de forma mais acentuada entre 1991 e 2011, isso de-vido ao seu crescente uso em diferentes segmentos da econo-mia, particularmente no setor de raes para animais. Espe-cificamente, durante aquele perodo a quantidade produzidacresceu a uma taxa mdia anual de 3,8%, aumentando de 24milhes de toneladas para 56 milhes.
-
7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
47/198
32 Biomassa para Qumica Verde
Tabela7.Pro
duo
brasileira
dearrozporUnidade
daFederao;mdiadotrinio,(
toneladas
).
Estados
1991-93
1994-96
1997-99
2000-02
2003-05
2006-08
20
09-11
Brasi
l
9.867.203
10.1
39.7
27
9
.259.1
50
10.5
88.2
53
12.2
68.1
58
11.5
49.6
30
12.4
54.7
08
Ron
dnia
180.370
216.377
136.670
127.499
1
71.9
61
143.919
16
4.269
Acre
48.2
41
40.8
46
25.0
12
33.6
29
34.2
97
29.7
19
23.571
Amazonas
3.404
5.304
23.4
44
34.9
66
21.3
34
14.6
73
9
.927
Roraima
23.0
65
38.7
07
43.0
04
62.8
00
1
24.5
84
114.350
92.575
Par
221.341
325.652
380.386
401.236
6
17.7
51
353.128
25
8.785
Tocantins
326.343
357.257
332.293
354.254
4
21.8
34
349.589
43
0.383
Maran
ho
667.799
847.402
528.755
659.933
6
98.6
09
690.930
63
5.694
Piau
231.455
327.381
151.526
166.692
1
97.7
65
186.878
19
9.077
Cear
131.871
170.129
118.619
94.0
15
92.3
19
89.8
53
83.572
RioGran
de
doNorte
3.452
4.144
809
3.724
6.047
4.674
6
.256
Para
ba
17.8
74
18.8
91
7.389
7.724
9.613
7.984
4.4
18
Pernam
buco
22.2
39
22.0
56
15.7
83
17.3
26
38.6
32
22.6
61
17.288
-
7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
48/198
33Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
Estados
1991-93
1994-96
1997-99
2000-02
2003-05
2006-08
20
09-11
Alagoas
28.1
50
17.5
79
31.6
45
33.2
17
11.7
16
12.9
02
17.616
Sergipe
24.5
89
16.9
57
32.7
41
35.3
22
37.2
44
54.7
00
41.580
Bahia
94.1
00
79.5
02
86.4
03
57.8
59
62.3
38
30.3
01
42.022
MinasGerais
735.910
526.752
333.533
217.369
2
17.5
97
166.691
10
8.893
EspritoSanto
89.7
60
58.1
90
24.2
97
14.8
59
10.4
70
7.805
3
.642
RiodeJaneiro
65.5
71
44.9
92
17.0
61
11.1
30
9.846
8.318
7
.542
SoPau
lo
327.784
249.820
143.900
109.530
1
00.6
20
84.1
69
81.239
Paran
199.771
210.012
177.688
181.414
1
70.9
11
173.359
17
5.406
SantaCatarina
628.180
635.478
656.710
871.521
1.033.921
1.042.702
1.018.7
66
RioGran
de
doSul
4.448.158
4.541.799
4
.435.1
44
5.241.216
5.712.860
6.820.272
7.931.1
32
MatoGrosso
doSul
214.703
239.603
224.507
220.148
234.8
65
194.691
16
0.575
MatoGrosso
634.720
765.520
1
.066.2
48
1.394.891
1.897.784
703.502
711.508
Gois
500.030
376.986
263.201
233.427
329.4
24
239.096
225.067
Fonte:INSTITUTOBRASILEI
RODEGEOGRAFIAEESTATST
ICA(2013).
ContinuaodaTabela7.
-
7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
49/198
34 Biomassa para Qumica Verde
Tabela8.Pro
duo
brasileira
demilhoporUnidade
daFederao;mdiadotri
nio,(
toneladas
).
Estados
1991-93
1994-96
1
997-99
2000-02
2003-05
2006-08
20
09-11
Brasi
l
2
8.062.033
32.8
02.4
56
31
.596.4
25
36.7
41.4
36
41.7
42.7
31
51.2
35.7
47
53.9
14.8
36
Ron
dnia
263.400
308.859
197.233
175.412
227.5
81
273.319
358.281
Acre
62.3
37
47.7
55
33.7
72
48.4
82
6
0.059
58.1
54
73.404
Amazonas
7.432
9.522
14.4
30
15.8
64
2
7.345
31.8
52
33.359
Roraima
3.310
12.4
75
16.2
47
18.0
77
2
5.480
16.5
33
12.467
Par
249.200
380.587
538.676
477.582
551.2
75
587.008
537.497
Amap
194
467
662
1.263
1.105
1.922
2.8
50
Tocantins
85.7
80
91.9
64
96.9
19
123.115
146.8
34
176.670
281.713
Maran
ho
275.874
311.953
188.280
323.273
397.7
73
457.591
568.747
Piau
165.373
323.555
133.989
152.189
184.7
80
240.675
505.462
Cear
192.260
446.880
269.557
499.219
468.9
56
623.485
543.068
RioGran
de
doNorte
33.5
83
82.2
51
20.0
90
44.6
67
5
1.085
44.5
36
32
.836
Para
ba
76.0
51
165.699
51.1
94
74.9
45
8
6.055
116.583
58
.391
Pernam
buco
71.6
95
233.375
78.9
31
82.3
06
8
7.718
165.994
128.934
-
7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
50/198
35Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
Estados
1991-93
1994-96
1
997-99
2000-02
2003-05
2006-08
20
09-11
Alagoas
15.2
07
43.0
11
30.8
03
36.9
13
2
5.386
41.6
52
33.085
Sergipe
23.1
97
85.5
10
94.5
79
57.3
46
142.8
30
335.608
644.829
Bahia
471.573
708.891
865.115
1.054.721
1.481.281
1.548.032
2.144.2
15
MinasGerais
3.758.777
3.585.604
3.8
45.2
06
4.353.935
5.840.721
5.943.126
6.387.5
58
EspritoSanto
294.016
162.197
137.195
121.722
128.0
26
88.2
86
81.533
RiodeJaneiro
56.9
14
41.0
78
35.5
25
27.3
72
2
4.911
22.7
17
18
.326
SoPau
lo
3.943.367
3.639.527
3.7
92.4
07
3.734.560
4.491.059
4.416.710
3.687.7
05
Paran
6.760.644
8.361.282
8.1
53.7
80
9.932.808
11.2
99.0
17
13.7
03.8
38
12.4
33.8
40
SantaCatarina
2.673.296
3.104.935
2.6
75.6
47
3.483.389
3.421.305
3.589.573
3.516.7
09
RioGran
de
doSul
4.061.789
4.571.811
3.8
91.1
77
4.657.193
3.429.342
5.243.049
5.197.7
32
MatoGrosso
doSul
903.061
1.333.418
1.8
50.2
82
1.545.674
2.245.849
2.996.789
3.197.6
22
MatoGrosso
780.592
1.301.455
1.1
96.0
68
1.828.028
3.361.682
6.052.639
8.036.7
33
Gois
2.753.842
3.352.092
3.2
63.1
44
3.735.465
3.337.151
4.184.778
5.133.5
73
DistritoFederal
80.3
72
96.3
04
125.520
135.916
198.1
26
274.627
264.368
Fonte:INSTITUTOBRASILEI
RODEGEOGRAFIAEESTATST
ICA(2013).
ContinuaodaTabela8.
-
7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
51/198
36 Biomassa para Qumica Verde
Da mesma forma que o arroz, o milho tambm produzidoem todas as Unidades da Federao. Historicamente, a sua produ-
o tem sido maior na regio Sul e em seguida no Centro-Oeste(Tabela 8). Paran o principal Estado produtor de milho do Pas;entretanto, Rio Grande do Sul e Santa Catarina tambm se desta-cam como grandes fornecedores. No Centro-Oeste os principaisEstados produtores so Mato Grosso, Gois e Mato Grosso do Sul.
O sorgo granfero se destaca devido ao rpido crescimen-to que vem experimentando no Pas, especialmente a partir de
2003. Sua produo aumentou de 236 mil toneladas em 1990para 787 mil em 2003 e, posteriormente, registrou quantidadessuperiores a 1,4 milho de toneladas em todos os outros anos.Tal expanso ocorreu, principalmente, em Gois, Mato Grosso,Mato Grosso do Sul e Minas Gerais (Tabela 9) como resultadodo seu cultivo aps a colheita da soja.
Um fator importante com respeito disponibilidade das
matrias-primas amilceas mencionadas acima que elas socultivadas em diferentes perodos, o que permite uma maioroferta ao longo do ano. O milho produzido em duas safras noMato Grosso, Mato Grosso do Sul, Paran, Bahia, Minas Gerais,Esprito Santo e So Paulo. A primeira geralmente entre setem-bro e janeiro, e a segunda de janeiro a junho. O arroz cultivadonos principais Estados produtores de outubro a abril; e o sorgo,
na maioria dos casos, plantado aps a colheita da soja, ou seja,em janeiro, e colhido em junho-julho.O grupo das matrias-primas amilceas, formado por
razes e tubrculos inclui, principalmente, a mandioca. Amandioca um dos principais alimentos energticos para umgrande nmero de pessoas no mundo. Alm disso, ele servepara a alimentao animal.
-
7/21/2019 EMBRAPA livro_biomassa.pdf
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37Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
Tabela9.Pro
duo
brasileira
desorgogranferopor
Unidade
daFederao;md
iadotrinio,(
toneladas
).
Estados
1991-93
1994-96
1997-99
2000-02
2003-05
2006-08
20
09-11
Brasi
l
273.953
316.436
562.017
831.323
1
.828.8
77
1.683.225
1.772.3
78
Tocantins
1.138
10.1
73
31.0
72
39.260
Cear
442
512
433
6.466
14.5
98
13.2
36
5
.836
RioGran
de
doNorte
5.119
4.027
211
24.9
32
16.4
95
11.894
Pernam
buco
516
189
370
6.269
10.6
56
3
.085
Bahia
29.9
79
16.3
53
18.3
01
30.9
19
95.7
15
86.6
06
11
9.582
MinasGerais
12.9
97
43.1
58
80.5
47
63.6
97
243.242
186.323
31
5.211
SoPau
lo
89.9
60
65.3
25
88.6
70
79.4
93
234.440
183.998
82.023
Paran
2.254
535
1.423
12.2
31
25.0
61
10.5
48
RioGran
de
doSul
86.4
19
55.1
35
59.4
39
101.150
44.0
65
56.3
68
47.477
MatoGrosso
doSul
1.904
4.733
50.2
77
105.786
197.249
179.646
16
4.205
MatoGrosso
27.8
35
50.1
25
80.8
28
164.070
290.358
257.531
21
0.519
Gois
15.9
92
75.4
95
179.965
259.466
630.111
628.937
72
7.845
DistritoFederal
698
336
1.530
6.522
12.2
50
20.9
98
36.268
Fonte:INSTITUTOBRASILEI
RODEGEOGRAFIAEESTATST
ICA(2013).
-
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53/198
38 Biomassa para Qumica Verde
Tabela10.Pro
duo
brasi
leira
deman
diocaporUnidade
daFederao;mdiad
otrinio,(
toneladas
).
Estados
1991-93
1994-96
1997-99
2000-02
2003-05
2006-08
20
09-11
Brasi
l
22.7
70.5
98
22.5
43.4
69
20.087.754
22.9
24.2
58
23.9
19.8
83
26.6
27.7
51
24.9
06.7
07
Ron
dnia
543.299
502.067
192.261
280.521
446.4
48
507.669
50
6.154
Acre
417.613
330.151
236.861
345.601
483.7
61
600.069
78
3.388
Amazonas
380.471
568.630
896.147
952.918
810.7
89
862.684
91
3.478
Roraima
44.3
41
41.0
81
56.5
33
7
6.260
77.1
80
77.167
Par
2.979.048
3.716.485
3
.822.6
99
4.067.574
4.570.724
5.031.493
4.597.4
61
Amap
19.0
86
26.1
18
35.6
60
62.4
93
7
2.643
91.4
86
13
0.681
Tocantins
131.306
134.297
181.762
182.005
331.4
24
338.503
33
3.426
Maran
ho
1.855.612
1.751.188
772.137
1.037.117
1.370.389
1.738.683
1.512.4
26
Piau
1.220.568
814.392
316.739
395.534
390.0
23
508.729
53
5.601
Cear
860.876
681.223
443.736
753.093
779.4
94
845.192
71
4.632
RioGran
de
doNorte
378.873
461.355
369.528
355.300
560.8
74
553.582
41
1.318
Para
ba
369.612
355.476
214.492
229.729
261.1
69
285.302
23
7.025
Pernam
buco
970.716
758.543
496.476
424.080
527.5
35
644.858
63
9.859
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39Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
Estados
1991-93
1994-96
1997-99
2000-02
2003-05
2006-08
20
09-11
Alagoas
202.437
394.451
350.924
359.080
240.0
75
244.163
30
8.522
Sergipe
536.162
615.621
512.711
453.205
457.2
89
499.464
48
6.906
Bahia
3.661.341
2.997.030
3
.027.9
72
3.933.711
4.223.243
4.411.570
3.204.8
69
MinasGerais
989.205
849.293
871.457
861.588
886.5
21
900.265
82
5.091
EspritoSanto
302.673
330.936
241.819
252.793
279.3
17
302.041
22
9.314
RiodeJaneiro
194.189
220.354
205.255
183.834
169.1
65
137.657
18
8.795
SoPau
lo
589.520
723.565
616.587
872.756
1.031.837
1.056.994
1.157.4
82
Paran
2.502.207
3.036.959
3
.211.3
46
3.616.222
2.876.645
3.510.436
3.948.9
68
SantaCatarina
1.045.115
759.181
603.596
661.314
573.6
42
609.132
53
3.025
RioGran
de
doSul
1.560.763
1.416.759
1
.336.1
72
1.278.447
1.226.423
1.336.248
1.286.8
28
MatoGrosso
doSul
382.529
511.229
562.018
647.856
505.0
79
516.294
54
4.200
MatoGrosso
410.760
269.946
275.171
398.876
468.1
42
555.737
45
9.378
Gois
233.302
267.624
245.512
251.791
289.0
09
447.851
32
8.972
DistritoFederal
7.984
6.258
7.636
10.2
89
1
1.964
14.4
68
11.742
Fonte:INSTITUTOBRASILEI
RODEGEOGRAFIAEESTATST
ICA(2013).
ContinuaodaTabela10.
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40 Biomassa para Qumica Verde
Como mostra a Tabela 10, a produo brasileira de man-dioca cresceu moderadamente durante o perodo 1991-2011.
Concretamente, a quantidade mdia observada nos trinios1991-1993 e 2009-2011 aumentou de 23 milhes de toneladaspara 25 milhes. Todas as Unidades da Federao a produzeme, com exceo da regio Centro-Oeste, todas as demais re-gies possuem pelo menos um Estado que figura na lista dosseis principais produtores nacionais de mandioca. Esta listacompreende o Estado do Par, maior produtor do Pas, Para-
n, Bahia, Maranho, Rio Grande do Sul e So Paulo.Em relao disponibilidade da mandioca ao longo do
ano, o calendrio agrcola indica um bom suprimento duran-te vrios meses do ano. A mandioca colhida nos diferentesmeses do ano, porm apresenta uma maior disponibilidade deoferta entre janeiro e junho devido a intensificao da colheitadurante este perodo.
Matrias-primas lignocelulsicas
A perspectiva de esgotamento do petrleo, a elevao doseu preo e as mudanas climticas tm motivado uma corridados pases para a produo de energia a partir de fontes re-novveis. Atualmente vrios pases, como o Brasil, dominam
e utilizam as tecnologias de produo de biocombustveis deprimeira gerao, por exemplo, o etanol produzido a partir dacana-de-acar. Paralelamente ao uso dos biocombustveis deprimeira gerao, os governos e a iniciativa privada vm reali-zando importantes esforos para desenvolver e aplicar tecno-logias voltadas para a produo de combustveis de segundagerao, ou seja, aqueles obtidos por novas rotas tecnolgicas
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56/198
41Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
que utilizam como matria-prima a biomassa lignocelulsi-ca, especialmente a celulose; o mesmo tambm se d para a
utilizao da hemicelulose e da lignina na obteno de com-postos qumicos renovveis, como bloco-construtores e inter-medirios de sntese, que possam substituir os petroqumicos.O Brasil, com sua grande biodiversidade, possui uma ampla
variedade de matrias-primas lignocelulsicas que, juntamen-te com a capacidade de pesquisa e desenvolvimento do Pas,pode torn-lo um dos principais produtores de biocombust-
vel de segunda gerao.A biomassa lignocelulsica pode ser obtida de diferen-
tes matrias-primas tais como: madeira (florestas, bosques,cavacos desclassificados de eucalipto e pinus, serragem, etc.);resduos agrcolas de cereais (casca de arroz, sabugo do milho,palha do trigo), bagao de cana-de-acar e de sorgo sacarino;resduos da indstria de papel e celulose; e resduos munici-
pais. Tendo em vista a natureza desses materiais e o recentedesenvolvimento de atividades de pesquisa na rea de bio-combustveis de segunda gerao, as estatsticas sobre a suadisponibilidade escassa. Entretanto, existem algumas infor-maes disponveis que proporcionam uma primeira quanti-ficao, embora distante do que se percebe existir.
Por exemplo, Dos Santos et al. (2011) estimam que no
Brasil a quantidade de resduos lignocelulsicos gerada anual-mente de aproximadamente 350 milhes de toneladas. Con-siderando que uma das principais fontes de materiais lignoce-lulsicos o setor sucroalcoleiro e, adotando o teor de celulose,hemicelulose e lignina no bagao como parmetro de compa-rao - 47% m/m de celulose, 27,5% m/m de hemicelulose e20,3-26,3% m/m de lignina - chega-se a quantidade potencial
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57/198
42 Biomassa para Qumica Verde
respectivamente de 164,5, 96,25 e 71,05 milhes de toneladasdestes componentes que podem ser obtidas a partir de resduos
lignocelulsicos no Brasil. claro que aqui no so conside-rados outros tipos de resduos agroindustriais, o que pode au-mentar em muito esta previso, como se v mais a frente.
Outras informaes que contribuem para uma primeiracompreenso sobre o potencial de matria-prima lignocelul-sica existente no Brasil so: a quantidade produzida pelo Pasde produtos agrcolas que como a cana-de-acar, arroz, sorgo
sacarino e vrios outros, produzem materiais/resduos ligno-celulsicos; e a rea plantada com pinus e eucalipto.
Tabela 11. Brasil: rea plantada com eucalipto e pinus por Unidade daFederao; valores acumulados em 31/12/2010 mil hectares.
Estados Eucalipto Pinus Total
Amap 12 0 12
Para 49 0 49Bahia 439 83 522
Maranho 67 0 67
Piau 30 0 30
Esprito Santo 136 0 136
Minas Gerais 200 3 203
Rio de Janeiro 2 0 2
So Paulo 371 34 405
Paran 112 148 260Rio Grande do Sul 189 11 200
Santa Catarina 17 125 142
Mato Grosso 1 0 1
Mato Grosso do Sul 158 0 158
Total 1.783 404 2.187
Fonte: ASSOCIAO BRASILEIRA DE CELULOSE E PAPEL (2013).
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43Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
Em relao rea plantada com pinus e eucalipto a Tabela11 indica que em 31 de dezembro de 2010 a superfcie cultivada
com esses dois tipos de florestas totalizava, em termos acumu-lados, 2,2 milhes de hectares, sendo 1,8 milho com eucalip-to e 404 mil com pinus. A maior disponibilidade de madeiraproveniente dessas florestas naquele ano correspondia regioSudeste e em seguida ao Nordeste e Sul. A Bahia se destaca en-tre todos os estados por apresentar naquele ano a maior exten-so de rea plantada com eucalipto e pinus no Pas. So Paulo,
Paran e Rio Grande do Sul tambm plantaram grandes reascom essas florestas. A extenso dessas reas e a sua distribuiogeogrfica oferecem uma aproximao grosseira da oferta dematria-prima lignocelulsica proporcionada pelas plantaesde pinus e eucalipto no Pas naquele ano.
Consideraes finais
A demanda global por terras produtivas dever aumen-tar. Primeiro, pode-se esperar um aumento da demanda poralimentos e para produtos de origem animal na dieta, comoconseqncia do aumento da populao e de crescimento darenda. Segundo, analistas de energia afirmam que o uso dabiomassa para fins energticos pode aumentar substancial-
mente, como um resultado de polticas para reduzir as emis-ses crescentes de CO2. Terceiro, uma maior demanda por
fibras naturais tambm pode ser esperada. A crescente com-petio por terras e insumos modernos para a produo dealimentos, bioenergia e bioprodutos uma questo mundial.Pde-se observar neste captulo que o Brasil tem potencialpara se tornar um dos lderes mundiais na economia baseada
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59/198
44 Biomassa para Qumica Verde
na biomassa, ou bioeconomia, devido a sua variada e grandeproduo agrcola.
Os estudos relacionados aos biocombustveis lquidosavaliam a demanda e a capacidade de atendimento da mes-ma, em toda a cadeia produtiva aqui faz-se uma analogia scadeias do petrleo, onde os combustveis, por serem de lar-go uso e baixo valor, promovem em um primeiro momento a
viabilidade econmica para a produo dos petroqumicos, demaior valor agregado. Cenrios internacionais diferenciados
de oferta e demanda de matrias-primas, recursos naturais etecnologias, demonstram forte tendncia para a expanso deproduo e uso de biocombustveis e bioprodutos da biomas-sa, com vantagens comparativas para as regies tropicais, oque produz significantes avanos na gerao de tecnologia. Acompetitividade deve se dar atravs da melhoria da produtivi-dade de matrias-primas utilizando-se mtodos biotecnolgi-
cos, uso racional de gua, fertilizantes e protetivos sanitrios,de modo a promover o melhor aproveitamento de todo o po-tencial da biomassa. Pode-se observar, contudo, uma eviden-te preocupao objetiva ou difusa, quanto aos usos diretose indiretos da terra, competio entre alimentos e matrias--primas agroindustriais, balanos de massa e de energia, e oaumento da produtividade com sustentabilidade.
Os avanos da cana-de-acar em regies distintas doterritrio nacional, e o amadurecimento das tecnologias agro-nmicas e industriais resultaram em um padro tcnico, eco-nmico, social e ambiental altamente competitivo para o setorsucroalcooleiro, que podem servir como um modelo para ouso da biomassa pela qumica. Nos ltimos 35-40 anos estesetor experimentou ganhos de produtividade e de viabilidade
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45Oferta e Distribuio de Biomassa no Brasil
tcnico-econmica, baseadas em ordenamento territorial, am-pliao e uso de novos conhecimentos e de gesto, com agrega-
o de valor a produtos, resduos e coprodutos. Na atualidade,existe um portflio diversificado de produtos: acar, etanolde primeira gerao (1G), biofertilizante, biogs, bagao paracogerao (calor e eletricidade) e material lignocelulsicopara o etanol de segunda gerao (2G). Tem-se tambm o de-senvolvimento do potencial de agregao de valor s cadeiasagroindustriais, por meio de novos materiais, molculas e co-
produtos, o que constitui uma matriz tecnolgica em francaevoluo. Isto implica em reconhecer que a aplicao do co-nhecimento tem natureza diferenciada de livre a protegida.E o domnio tecnolgico e os ativos negociveis passam a teralto valor de mercado, tornando-se moeda de troca tecno-lgica. Desse modo, oportuno considerar que a agriculturapoder, em um futuro prximo, tornar-se a principal fornece-
dora de matrias-primas para a indstria qumica.
Referncias bibliogrficas
ASSOCIAO BRASILEIRA DE CELULOSE E PAPEL. Re-latrio florestal 2010-2011. Disponvel em: . Acesso em: 14 fev. 2013.
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46 Biomassa para Qumica Verde
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATS-TICA. Produo agrcola municipal. Disponvel em: . Acesso em: 14fev. 2013.
MAY, A.; DURES, F. O. M.Sorgo sacarino anova apostaparaproduo de lcool. Campo& Negcios, Uberln-dia, v. 9, n. 109, p. 64-65, 2012.
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49Anlise Qumica da Biomassa
Devido grande diversidade de biomassa disponvel, necessrio e essencial realizar estudos analticos para melhorcompreender a composio qumica da mesma, alm das suas
propriedades fsico-qumicas. Esta etapa analtica primor-dial para que se possa escolher a biomassa adequada para umdeterminado processo e, como consequncia, obter o produ-to final desejado com rendimentos economicamente viveis(SLUITER et al., 2010). Um exemplo no caso da produo deetanol, onde necessrio que a biomassa tenha altos teores decarboidratos, pois os acares sero consumidos no processo
de fermentao.Uma breve reviso de alguns processos de converso deveser aqui considerada. Para o processo de produo de biocom-bustveis a partir da pirlise, o bio-leo o produto formado demaior interesse, pois um lquido rico em hidrocarbonetos, compotencial de ser convertido a combustivel lquido e substituir odiesel e a gasolina (JARVIS et al., 2012). Neste caso, desejvel
Anlise Qumica da Biomassa
Patrcia Verardi AbdelnurClenilson Martins Rodrigues
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50 Biomassa para Qumica Verde
que a biomassa tenha grande quantidade de compostos fenlicos(provenientes da lignina), uma vez que estes possuem maior po-
der calorfico, sendo mais eficientes no processo de combusto.Para a produo de biodiesel, a composio qumica da
biomassa influencia diretamente no produto gerado. O biodie-sel produzido principalmente pela transesterificao metlicados triacilglicerdeos (TAG), presentes na matria-prima (gor-dura animal ou leo vegetal). A distribuio de cidos graxosem TAG varia substancialmente de acordo com a matria-pri-
ma utilizada, em termos do comprimento da cadeia e dos nveisde insaturao. Alteraes na composio da mistura resultantedos steres metlicos dos cidos graxos (FAME), produto finalde maior interesse, influencia nas propriedades fisico-qumicasdo biodiesel, podendo comprometer sua eficincia como com-bustvel, como por exemplo, nos parmetros de corrosividade,
viscosidade e estabilidade (ABDELNUR et al., 2008).
Com base nestas informaes fica claro que o entendimen-to da composio original da biomassa um fator chave em apli-caes industriais, uma vez que os rendimentos, a composio, aestrutura e outras propriedades dos produtos so influenciadaspelas propriedades da matria-prima (GMEZ et al.,2007).
Na atualidade, diversos mtodos vm sendo utilizados paraa anlise composicional e a caracterizao de biomassa, desde os
considerados tradicionais, baseados em anlises mais robustas,at aqueles que utilizam tcnicas avanadas. Neste contexto, di-versos mtodos e tcnicas empregados na anlise e caracterizaoda biomassa sero apresentados ao longo deste captulo.
De modo a facilitar o entendimento do captulo, devemosconsiderar a seguinte nomenclatura utilizada na qumica ana-ltica (VAZ JNIOR; SOARES, 2012):
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51Anlise Qumica da Biomassa
A tcnica analticautiliza-se de um fenmeno fsicoou qumico para a identificao ou quantificao de
um composto qumico de interesse (analito);
O mtodo analtico aplica a tcnica analtica para adeterminao do composto em um meio especfico(matriz analtica);
Oprocedimento um conjunto de detalhamentos tc-nicos para a aplicao de um mtodo analtico em
uma amostra de interesse, considerando-se a amos-tragem, a eliminao de interferentes e a validaodos dados obtidos;
Oprotocolo um conjunto de orientaes detalhan-do os procedimentos que devero ser seguidos paraque os resultados sejam aceitos por uma agncia ou
rgo regulador, baseando-se em uma legislao ounorma existente.
Cabe ressaltar que quanto ao uso, as anlises qumicasso empregadas para fins de identificao, quantificao oucaracterizao. A identificao tem por finalidade observar apresena do composto qumico em uma matriz (ex.: presena
de furfural no meio aquoso de reao); a quantificao deter-mina a concentrao do composto presente (ex.: concentraode sacarose em caldo de cana-de-acar), enquanto que a ca-racterizao determina preferencialmente o comportamentodo composto frente a um fenmeno fsico ou qumico (ex.:bandas de absoro na regio do infravermelho mdio) (VAZJNIOR; SOARES, 2012).
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52 Biomassa para Qumica Verde
Como j comentado no primeiro captulo desta obra, aaplicao dos princpios da qumica verde de grande rele-
vncia para uma qumica menos agressiva ao meio ambiente;nesse sentido, tais princpios devem ser observados no de-senvolvimento e no uso dos mtodos de anlise qumica dabiomassa.
Tcnicas analticas tradicionais aplicadas biomassa ligno-celulsica
A biomassa lignocelulsica composta majoritariamentepor celulose, hemicelulose e lignina e se destaca em termosde produo em relao s demais classes da biomassa vegetal oleaginosa, amilcea e sacardea, j que ela formada pe-los polmeros naturais constituintes da estrutura morfolgicados vegetais. No entanto, existem outros compostos presentes
em menor quantidade, os quais podem ser classificados comocinzas, extrativos, entre outros (Figura 1).
33%
28%
24%
15%
celulose
hemicelulose
lignina
outros
Figura 1.Composio mssica (% m/m) da biomassa lignocelulsica. Fon-te: adaptado deHon e Shiroshi (2001).
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53Anlise Qumica da Biomassa
Com base na Figura 1, considera-se, de forma geral, queos compostos qumicos presentes em maior quantidade na
biomassa so os polmeros derivados de carboidratos (ce-lulose e hemicelulose) e lignina. A celulose um polmerocomposto por unidades monomricas de acares de seiscarbonos (hexoses); a hemicelulose um polmero ramifica-do constitudo de acares de cinco carbonos (pentose) e deseis carbonos (glicose). A lignina pode ser descrita como umpolmero fenlico complexo.
Apesar da presena e quantidade destes acares variaremde acordo com a biomassa analisada, o acar mais abundantenos diferentes tipos de material a glicose, seguida pela xilose(ALMEIDA et al., 2011). Por exemplo, no bagao de cana-de--acar glicose