| Álcool
combustível a partir da batata
1. Introdução
Desde os primeiros momentos da indústria automobilística,
o álcool tem sido considerado como um combustível
viável. De fato, o primeiro modelo desenvolvido
por Henry Ford tinha seu motor adaptado para funcionar
tanto com álcool como gasolina. Entretanto, como
a gasolina tornou-se mais barata e
disponível que o álcool, este combustível
deixou de ser considerado prioridade até as crises
econômica de 1929 e do petróleo dos anos
1970. Atualmente, a ênfase em redução
da poluição e limitação
do aquecimento global também têm sido fortes
motivações para a continuidade de produção
e uso deste combustível renovável.
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Cristina Maria Monteiro Machado
cristina@cnph.embrapa.br
Embrapa Hortaliças
Rod. BR 060 km 09. Cx. P. 218
CEP 70359-970 Brasília - DF. |
Frederique Rosa e Abreu
frederique@agricultura.gov.br
Coordenação Geral de Agroenergia,
Ministério da Agricultura Pecuária
e Abastecimento |
Qualquer produto que contenha uma quantidade considerável
de carboidratos (açúcares) constitui-se
em
matéria-prima para obtenção de
álcool pela via fermentativa. Entretanto, para
que seja viável economicamente, é preciso
que se considere o seu volume de produção,
rendimento industrial e o custo de fabricação.
De acordo com o tipo de carboidratos presentes nas matérias-
primas elas podem ser classificadas em três tipos
descritos a seguir:
• Materiais açucarados: contêm açúcares
simples, ou seja, carboidratos com seis (monossacarídeos)
ou doze átomos de carbono (dissacarídeos),
como glicose, frutose, e maltose. Ex.: cana-de-açúcar,
beterraba açucareira, melaços, mel de
abelhas e frutas;
• Materiais amiláceos: contêm carboidratos
mais complexos como amido e inulina que podem ser quebrados
em glicose pela hidrólise ácida ou ação
de enzimas num processo denominado
malteação ou sacarificação.
Ex.: grãos amiláceos (milho, sorgo, cevada,
trigo) raízes e tubérculos (batata, batata-
doce, mandioca);
• Materiais celulósicos: São constituídos
de celulose, e apesar de estarem disponíveis
em grande quantidade, não oferecem por enquanto,
condições econômicas na produção
de etanol, pois para tornarem-se fermentescíveis
devem passar por um processo complexo de hidrólise
ácida. Ex.:
palha, madeira, resíduos agrícolas e de
fábricas de papel.
Embora no Brasil o uso de cana açúcar
para produção de álcool seja muito
bem sucedido, outras matérias
primas podem ser consideradas futuramente, seja para
possibilitar a produção em regiões
sem vocação agrícola para aquela
cultura, seja para inclusão de pequenos produtores
usando materiais amiláceos como batata, mandioca
e batata-doce, principalmente pelo aproveitamento das
perdas resultantes
da produção agrícola, tanto na
colheita como na classificação final.
2. Processo de produção do álcool
de batata
2.1 Preparo do substrato
Os materiais amiláceos podem ser divididos em
amiláceos (grãos) e feculentos (raízes
e tubérculos). A vantagem do uso dos últimos
é que podem ser utilizados materiais refugo,
fora de tamanho, machucados e até mesmo, com
brotação desenvolvida. De fato, a existência
de brotos reduzirão a quantidade de malte (ou
enzimas) necessária para a malteação.
As batatas contém entre 15 e 18% de material
fermentescível,
as batatas doces contém cerca de 22% de amido
e 5-6% de açúcares redutores, e a mandioca
contém 30-
35% e todos estes materiais feculentos são uma
fonte tradicional de álcool. Em média,
1 tonelada de batatas levam a uma produção
de 85 a 95 litros de álcool.
Todos os materiais amiláceos requerem um processo
de cozimento para diluição e gelatinização
do amido e, em seguida, de sacarificação
ou hidrólise no qual o amido é transformado
em açúcares fermentescíveis. Esta
hidrólise pode ser por maltagem, por adição
de enzimas ou pela ação de ácidos.
2.2 Fermentação
A via fermentativa é o método utilizado
na obtenção de etanol no Brasil e na maior
parte dos países do mundo. Este processo é
constituído de três partes: preparo do
substrato, fermentação e
destilação do fermentado. As leveduras
são fungos normalmente unicelulares, apresentando
células
de forma arredondada. Apesar de não ser o único
microrganismo capaz de produzir álcool, as propriedades
específicas das leveduras, como tolerância
a altas concentrações de álcool
e gás carbônico, o crescimento rápido
e a capacidade de fermentação as tornam
os microrganismos mais adequados para a operação
em
escala industrial. As leveduras mais importantes para
a produção de álcool são
as Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces carlsbergensis.
Sua biomassa pode ser recuperada como subproduto
da fermentação e transformada em levedura
seca, que se constitui em matériaprima para fabricação
de ração animal ou suplemento vitamínico
humano. Existem várias linhagens (raças)
desse microrganismo,
que foram selecionadas ao longo do tempo, para maior
tolerância a variações de pH, maior
resistência ao
álcool e rendimento da fermentação.
Tudo o que é necessário para iniciar
a fermentação é misturar o inóculo
de leveduras e manter as condições adequadas
para o seu crescimento e produção de etanol.
O tempo de fermentação pode variar com
a matéria-prima, o microrganismo, o pH, temperatura
e diversos outros fatores, levando, normalmente,
de dois a cinco dias. Diversos fatores físicos
(temperatura, pressão osmótica), químicos
(pH, oxigenação, nutrientes minerais e
orgânicos, inibidores) e microbiológicos
(espécie, linhagem e concentração
da levedura, contaminação bacteriana),
afetam o rendimento da fermentação, ou
seja, a eficiência da
conversão de açúcar em etanol.
2.3 Destilação
O mosto fermentado (vinho) que vem da fermentação
possui, em sua composição, 7 a 10 % em
volume de
álcool, além de outros componentes de
natureza líquida, sólida e gasosa. O álcool
presente neste vinho é recuperado pela destilação,
processo de separação de componentes de
uma mistura baseado nas suas capacidades de evaporação
em uma dada temperatura e pressão. Na destilação,
a mistura é aquecida
até a fervura, sendo que os vapores são
resfriados até se tornarem líquido novamente.
Assim, o efeito final é o aumento da concentração
do componente mais volátil (álcool) no
vapor e do componente menos volátil (caldo fermentado)
no líquido. Por este processo obtém-se,
a partir de um vinho de 7 a 9% de teor alcoólico,
um teor próximo a 96% em etanol. A partir deste
ponto ocorre um fenômeno físico, denominado
“azeotropia” e a destilação
fracionada não funciona mais. A mistura nesta
composição
é chamada “mistura azeotrópica”.
A formação da mistura azeotrópica
na destilação determina a existência
de duas classes de álcool: álcool hidratado
e álcool anidro ou absoluto. As especifi- cações
para os tipos de álcool hidratado e do anidro
dependem basicamente da aplicação que
será dada ao álcool.
O álcool hidratado, produto final dos processos
de destilação e retificação,
é uma mistura binária álcool-água
que atinge um teor da ordem de 96°GL. Este álcool
hidratado pode ser comercializado
desta forma para ser utilizado em carros a álcool
e bicombustíveis ou pode sofrer um processo de
desidratação para se tornar anidro e ser
utilizado como mistura carburante na gasolina.
Atualmente, três métodos principais são
usados na obtenção de etanol anidro, a
destilação azeotrópica, destilação
extrativa e destilação com peneiras moleculares.
De fato, sendo a secagem do álcool mais uma etapa
de fabricação que requer adicionais trabalho,
gastos e energia, deve-se considerar muito seriamente
as vantagens e desvantagens de se fabricar álcool
hidratado ou anidro.
3. Considerações finais
Para se calcular o potencial em etanol por área
de qualquer matéria-prima, é necessário
saber o seu conteúdo de carboidratos e considerar
a produtividade de matéria-prima por hectare.
A quantidade de etanol gerada é de cerca de 700
L/ton de carboidratos. A canade- açúcar
tem uma quantidade de açúcares
entre 12 e 17% e produtividade agrícola média
de 77 ton/ha na região centro-sul do Brasil,
o potencial em etanol da cana é entre 6500 e
8000 L/ha. Para a batata, considerando-se um teor de
carboidratos de entre 12 e 28 % e uma produtividade
agrícola de 15 a 30 toneladas/ha, tem-se um potencial
em etanol entre 1250 e 5900 L/ha.
O requerimento de um pré-tratamento como diferença
de processo é uma desvantagem para o amido, mas
por outro lado, há cultivares de batata com teor
desses carboidratos em maiores concentrações
por unidade de matéria prima vegetal do que a
sacarose da cana jamais poderá atingir. Isso
pode significas uma vantagem por diminuir consideravelmente
o manuseio dos volumes mássicos com implicações
em investimentos; custeio do sistema; custos de logística,
energia, mão de obra, remoção resíduos,
etc.
Finalmente, considerando-se os custos do trato cultural
da batata (˜ R$ 13.000,00) comparados com o da
cana, (˜ R$ 2.000,00) por hectare, conclui-se que
a produção de etanol combustível
de batata poderia ser viável apenas em condições
especiais onde se permita o aproveitamento de resíduos
(material fora de tamanho, com brotação
ou cascas da indústria ou cozinhas industriais)
e mesmo assim se não houver grande custo de transporte
dos mesmos à usina.
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