Bioetanol de cana-de-açucar

Bioetanol de cana-de-açucar

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B615b Bioetanol de cana-de-açúcar : energia para o desenvolvimento sustentável / organização BNDES e CGEE. – Rio de Janeiro : BNDES, 2008.

316 p. ISBN: 978-85-87545-24-4

1. Bioenergia. 2. Biocombustível. 3. Bioetanol. 4. Cana-deaçúcar. I. Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social. I. Centro de Gestão e Estudos Estratégicos.

CDD 3.953

Equipe Técnica Coordenação – BNDES e CGEE

BNDES Armando Mariante Carvalho Junior Júlio Cesar Maciel Ramundo Carlos Eduardo de Siqueira Cavalcanti Paulo de Sá Campello Faveret Filho (supervisão) Nelson Isaac Pfefer (supervisão) Sergio Eduardo Silveira da Rosa Artur Yabe Milanez

CGEE Antonio Carlos Galvão Marcelo Khaled Poppe

Organização e responsabilidade técnica Luiz Augusto Horta Nogueira – Unifei

Redação e consultoria Luiz Augusto Horta Nogueira – Unifei Joaquim Eugênio Abel Seabra – Unicamp Gustavo Best – consultor FAO/Cepal Manoel Regis Lima Verde Leal – Cenea Marcelo Khaled Poppe – CGEE

Colaboração institucional – Cepal e FAO

Cepal

Adrián Rodríguez José Javier Gómez Joseluis Samaniego Manlio Coviello Martine Dirven

Agradecimentos

Adhemar Altieri – Unica Alfred Szwarc – Unica Aluysio Antonio da Motta Asti – BNDES André Correa do Lago – MRE Antonio Barros de Castro – BNDES Antonio Dias Leite – consultor Arnaldo Vieira de Carvalho – BID Edmar Fagundes de Almeida – UFRJ

Alberto Saucedo Guilherme Schuetz

Isaias de Carvalho Macedo – Unicamp João Carlos Ferraz – BNDES Luis Augusto Barbosa Cortez – Unicamp Marcio Nappo – Unica Rafael Capaz – Unifei Rafael Pontes Feijó – BNDES Rogério Cezar de Cerqueira Leite – Unicamp Tammy Klein – IFQC

Sumário

Prefácio 13

Apresentação 17

1 Bioenergia e biocombustíveis 23

1.1 Fundamentos da bioenergia 25 1.2 Evolução da bioenergia e dos biocombustíveis 32

2 Etanol como combustível veicular 39

2.1 Dimensões técnicas e ambientais do uso do etanol 41 2.2 Aspectos econômicos e institucionais do etanol combustível 54 2.3 Cadeias logísticas para o etanol 60

3 Produção de bioetanol 67

3.1 Matérias-primas e tecnologias de produção do bioetanol 69 3.2 Bioetanol de cana-de-açúcar 72 3.3 Bioetanol de milho 83 3.4 Bioetanol de outras matérias-primas 89 3.5 Produtividade, emissões e balanços energéticos 92

4 Co-produtos do bioetanol de cana-de-açúcar 103

4.1 Açúcar e derivados 105 4.2 Bioeletricidade 108 4.3 Outros co-produtos do bioetanol de cana-de-açúcar 118

5 Tecnologias avançadas na agroindústria da cana-de-açúcar 123

5.1 Hidrólise de resíduos lignocelulósicos 125 5.2 Gaseificação para produção de combustíveis e eletricidade 133 5.3 Uso de bioetanol como insumo petroquímico ou alcoolquímico 140 5.4 Produção de plásticos biodegradáveis 143 5.5 Biorrefinaria: múltiplos produtos e uso integral da matéria-prima 146

6 Bioetanol de cana-de-açúcar no Brasil 151

6.1 Evolução do bioetanol combustível no Brasil 153 6.2 Agroindústria da cana-de-açúcar no Brasil 162 6.3 Pesquisa e desenvolvimento tecnológico 169

7 Sustentabilidade do bioetanol de cana-de-açúcar: a experiência brasileira 179

7.1 Ambiente e energia da cana-de-açúcar 181 7.2 Uso do solo 196

7.3 Viabilidade econômica do bioetanol de cana-de-açúcar 203 7.4 Geração de emprego e renda na agroindústria do bioetanol 209 7.5 Certificação e sustentabilidade na agroindústria do bioetanol 216

8 Perspectivas para um mercado mundial de biocombustíveis 221

8.1 Potencial global para produção de biocombustíveis 223 8.2 Oferta e demanda de biocombustíveis: quadro atual 229 8.3 Projeções para oferta e demanda de bioetanol em 2010–2015 234 8.4 Políticas de suporte e fomento aos biocombustíveis 249 8.5 Conexões entre alimentos e bioenergia 252 8.6 Fatores de indução para um mercado global de bioetanol 264

9 Uma visão de futuro para o bioetanol combustível 271

Anexos 281 Referências 287

Índice de boxes, figuras, gráficos e tabelas

Boxes

O etanol em motores aeronáuticos 53 As possibilidades do açúcar orgânico 107 Evolução da produção de eletricidade em uma usina brasileira 115 Primeiros passos da etanolquímica no Brasil 142 Melhoramento genético e disponibilidade de cultivares 171

Figuras

1 O processo de fotossíntese 26 2 Pluviosidade média anual 28 3 Rotas tecnológicas para produção de bioenergia 32 4 Solubilidade da água em misturas gasolina/etanol 47 5 Modelo de produção, estoque e demanda de etanol 61 6 Logística da gasolina e do etanol no Brasil 65 7 Rotas tecnológicas para produção de etanol 70 8 Estrutura típica da biomassa da cana 72 9 Distribuição das 350 usinas de processamento de cana-de-açúcar no Brasil 7 10 Diagrama de fluxo da produção de açúcar e bioetanol de cana 79 1 Estrutura típica da biomassa do milho 84 12 Distribuição da produção de milho nos Estados Unidos 85 13 Diagrama de fluxo do processo via úmida para a produção de bioetanol de milho 87 14 Diagrama de fluxo do processo via seca para a produção de bioetanol de milho 8 15 Diagrama do ciclo de vida de um biocombustível 93

16 Análise de sensibilidade para o uso e a relação de energia para o bioetanol de cana-deaçúcar no cenário atual (2005/2006) 97

17 Análise de sensibilidade para as emissões de GEE para o bioetanol de cana-de-açúcar no cenário atual (2005/2006) 98

18 Configuração usual do sistema de co-geração na agroindústria canavieira 110 19 Esquema do processo de produção de etanol por meio da hidrólise da biomassa 126 20 Representação esquemática de um sistema BIG/GT-C 135

21 Fluxograma geral para produção de metanol, hidrogênio e diesel via gaseificação de biomassa (Fischer-Tropsch) 137

2 Diagrama de fluxo da produção de PHB com base no açúcar da cana 146

23 Ciclo integrado completo agri-biocombustível-biomaterial-bioenergia para tecnologias sustentáveis 147

24 Localização das novas usinas de açúcar e etanol no Brasil 165

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