BIOCOMBUSTÍVEL DE TERCEIRA GERAÇÃO

A fonte primária dos biocombustíveis de terceira geração (3G) são as algas. Essa matéria-prima proporciona diversas vantagens na produção, como a alta produtividade, rápido crescimento, bom rendimento de biomassa, cultivo variado (não exige água doce), além de não possuem sazonalidade (período de safra).

Tanques de cultivo de microalgas
Fonte: Barlavento

Dependendo da espécie da alga, do seu cultivo e do processo de conversão empregado, pode-se produzir diversos tipos de combustíveis, como o etanol, biodiesel, biometano e biogás. 

Resumidamente, os hidratos de carbono de algas (lipídios e carboidratos) são utilizados para a produção do etanol. Na produção de biodiesel são utilizados os óleos das algas, e pôr fim a biomassa restante é encaminhada para a produção de biometano, sendo a matéria residual usada para fins terapêuticos, ou para produzir fertilizantes, nutracêuticos, suplementos protéicos, ácidos graxos, e ração animal.

Planta piloto de cultivo de microalgas para a produção de biocombustíveis no Colorado.
Fonte: PHYS.ORG

A produção de biocombustíveis 3G se resume por:

  1. Cultivo e colheita das algas;
  2. Preparo da biomassa para conversão;
  3. Conversão e fermentação;
  4. Extração dos produtos.

O preparo das algas é importante, pois aumenta o rendimento do processo devido à melhor disponibilização dos açúcares. Pré-tratamentos mecânicos e químicos, como moagem, lavagem com água quente, hidrólise enzimática e liquefação são os mais empregados de acordo com a literatura.  

A conversão pode ser realizada por via termoquímica (preferencialmente pirólise) ou bioquímica (hidrólise das paredes celulares). Em seguida, a biomassa é encaminhada para a fermentação, que promove a digestão anaeróbica dos açúcares, realizada geralmente pelas leveduras, apresentando como produtos o etanol, biogás ou o biohidrogênio.

Teoricamente o rendimento na produção de etanol pode atingir 51% (em massa) da matéria-prima, sendo assim, o processo com 1 kg de algas gera 0,51 kg de etanol.

Para a produção de biodiesel estima-se que seria possível produzir 50 mil litros/hectare de óleo a partir das microalgas, ou seja, 100 vezes mais que a produção média a partir da soja (principal matéria-prima utilizada para a obtenção de biodiesel no Brasil).

Alguns fatores podem influenciar no rendimento da operação, como o uso de espécies de algas que não possuam boa taxa de hidratos de carbono, e que não tenham tido boas condições de cultivo (temperatura e fertilização).

A implantação de plantas para produção de biocombustíveis está sendo bastante discutida, pois proporciona a redução do uso de matéria-prima fóssil, além da emissão de gases poluentes, que agravam o efeito estufa, ser consideravelmente menor.

Porém, existem desafios ainda a serem vencidos para tornar viável e estável a aplicação do biocombustível 3G em larga escala, como o caso do suprimento de matéria-prima (nutrientes para as algas), a eficiência da tecnologia para desenvolver um combustível de qualidade, e principalmente, recursos financeiros.

Os principais desafios para a implantação da produção industrial de biocombustíveis de terceira geração.
Fonte: ENGEVISTA, 2019.

Atualmente devido as incertezas e inúmeras dúvidas, é essencial o conhecimento da morfologia da biomassa e de inovações tecnológicas para o cultivo, preparo, conversão e obtenção dos produtos, para então aplicar-se uma produção viável em nível industrial.

O Centro de Pesquisas da Petrobrás (Cenpes) trabalha para o desenvolvimento de uma tecnologia para produzir biodiesel a partir de microalgas e recebeu o Prêmio ANP 2018 de Inovação Tecnológica, criado pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustível, com o trabalho “Produção de biodiesel avançado proveniente de microalgas nativas com captura intensiva de gás carbônico”, que apresentou uma planta piloto de produção de microalgas nativas que atingiu a produção anual superior a uma tonelada, cerca de 50 vezes maior do que a de soja (veja aqui).

REFERÊNCIAS

Agência Brasil. Petrobras estuda produzir biodiesel a partir de microalgas. Fev., 2018.

B, BRASIL. Microalgas: a 3ª geração de biocombustíveis no Brasil. Embrapa Agroenergia. 2014.

COSTA, J. A. V., MORAIS, M. G. The role of biochemical engineering in the production of biofuels from microalgae.  Bioresource Technology. 102; 2-9. 2011.