Em grande medida, uma das tarefas da Ciência é delimitar os sonhos da Humanidade, reconhecendo condições de contorno, eficiências máximas e definindo o território das possibilidades concretas. Por exemplo, em meados do século XIX, dois grandes cientistas modernos colocaram limites importantes para a agroindústria do etanol: Von Liebig, com sua “Lei do Mínimo”, ao estabelecer que a produtividade agrícola é definida pelo fator de produção menos disponível; e Pasteur, ao determinar as taxas máximas de conversão de açúcares em etanol nos processos fermentativos e ao mostrar que as leveduras necessitam de energia e nutrientes.

Com o quadro energético atual se direcionando, de forma clara, para os biocombustíveis, uma das poucas alternativas com sustentabilidade econômica e ambiental, tem se evidenciado o potencial dos países tropicais com disponibilidade de terras e condições edafoclimáticas apropriadas, como as novas fronteiras de suprimento de combustíveis veiculares.
 
Seria ocioso comentar a celeridade desse processo, cujos indicadores superam-se a cada vez que são anunciados e confirmam a consolidação de um novo e transcendente marco energético.  Nesse contexto, muitos se perguntam quais seriam os limites dessa vigorosa expansão, definindo um teto razoável para a produção de biocombustíveis, que mantenha e amplie seus benefícios, sem afetar o nosso patrimônio de recursos naturais.

Considerando diferentes cenários, qual poderia ser o aporte da bioenergia para o Brasil e outros países? No caso brasileiro, após décadas de efetiva experiência com o etanol, não se questiona mais se convém ou não inserir os biocombustíveis na matriz energética, e contribuições importantes têm sido apresentadas, auxiliando a definição dos limites para produção sustentável dos biocombustíveis.
 
Esse é o caso da obra “A energia da cana-de-açúcar”, editada pela Unica e dirigida por Isaías de Carvalho Macedo, reunindo diversos especialistas e cobrindo a ampla temática tecnológica, ambiental e social da agroindústria, mostrando os ganhos já alcançados e ainda por obter. Como um exemplo significativo, ao longo dos últimos anos, o uso de água nas usinas do Centro-Sul brasileiro foi reduzido de 5,6 para 1,8 metros cúbicos, por tonelada de cana processada, em valores médios.

Outro trabalho de fôlego e com relevantes resultados tem sido desenvolvido pela Unicamp, com o apoio do Centro de Gestão de Estudos Estratégicos do governo federal, explorando cenários futuros de grande expansão da agroindústria que, ocupando menos de 20% das terras disponíveis para a expansão da produção agrícola - segundo a Embrapa, poderia produzir 104 milhões de metros cúbicos anuais de etanol, suficientes para adicionar 5% de biocombustível à demanda global de gasolina, prevista para 2025.
 
Esse estudo é particularmente rico na caracterização do potencial tecnológico e na definição de novas áreas para a produção de cana, tomando em conta solo, clima e topografia, que alcançariam 361 milhões de hectares no Brasil, incluindo áreas com irrigação e excluindo as áreas com restrição ambiental. Novos resultados deverão ser apresentados nos próximos meses, com avaliações de outros limites e potenciais.
 
Embora efetivamente existam recursos naturais compatíveis com elevados níveis de produção, seria ingênuo imaginar a ocupação com canaviais de toda área disponível para a expansão agrícola. O principal condicionante para a expansão da agroindústria energética será exatamente a área a ser cultivada, devido aos impactos ambientais e à demanda de terras para outros cultivos de interesse (alimentos, insumos industriais, etc).
 
A principal forma para expandir a produção de etanol será mediante o aumento da produtividade, seja pelo incremento da quantidade de cana produzida por hectare plantado, seja pelo processamento mais eficiente dessa matéria-prima. Escapa do propósito dessas breves notas estabelecer limites superiores para as produtividades agrícola e industrial do etanol combustível. Entretanto, é interessante reconhecer que é possível definir alguns princípios e tendências, que estarão balizando a expansão da bioenergia.
 
Nesse sentido, a ferramenta essencial é a Termodinâmica e suas leis, segundo as quais energia nunca é criada ou destruída, sendo apenas transformada e progressivamente degradada, em calor de baixa temperatura. A produção de etanol não é outra coisa que uma seqüência de processos de conversão e acumulação, com perdas sucessivas e inevitáveis.
 
A conversão da radiação solar em energia química dos açúcares e bagaço, naturalmente, segue esses princípios, permitindo fixar cerca de 2% da energia incidente nas folhas da cana, um valor elevado, comparativamente aos demais vegetais, levando-se em conta a qualidade das energias envolvidas e o processo altamente complexo dos ciclos bioquímicos envolvidos.
 
Vale observar que, além das perdas inerentes ao processo energético em si, a fotossíntese utiliza em suas reações apenas metade da energia solar incidente, na faixa da cor vermelha, refletindo as cores amarela e azul, o que faz as folhas parecerem verdes. Incrementar tal eficiência é um tremendo desafio, que apenas o empenho dos botânicos e biólogos poderá enfrentar.
 
Por sua vez, produzir cana demanda considerável quantidade de energia, o que reduz as disponibilidades líquidas do processo agroindustrial. Apenas as atividades agrícolas e de transporte do canavial à usina correspondem a cerca de 22% do custo energético total das atividades produtivas. Com o crescimento das capacidades unitárias das usinas e a conseqüente elevação das distâncias médias de transporte da cana, a expansão da colheita mecanizada e da irrigação e os custos energéticos, tendem a crescer e reduzir as vantagens comparativas da cana, frente a outras matérias-primas.
 
Em sentido oposto, a adoção de práticas culturais de baixo impacto (plantio direto, reciclo de efluentes industriais de valor fertilizante, controle biológico de pragas), da gestão agrícola otimizada, do uso energético de pontas e folhas e o incremento da cogeração, mediante ciclos térmicos de alta eficiência, permite melhorar o desempenho global da produção de etanol.
 
É certamente relevante que a expansão em curso da produção de etanol não promova uma redução do desempenho energético agroindustrial, resultado de décadas de aperfeiçoamento. Um estudo recente dos limites termodinâmicos para a produção de energia elétrica e de etanol nessa agroindústria mostra como são ainda amplas as possibilidades de expandir a extração de energia da cana, no âmbito de seu processamento. Em termos de produção específica de etanol, a hidrólise dos resíduos lignocelulósicos permitiria, sem maior sofisticação, passar de 80, a cerca de 100 litros por tonelada de cana.
 
Para a energia elétrica, os saltos possíveis são bem maiores. Enquanto, na atualidade, se alcançam, tipicamente, produtividades ao redor de 60 kWh por tonelada, com a utilização de tecnologias ainda em desenvolvimento ou reduzida difusão, como gasificadores de bagaço, associados a turbinas a gás, biodigestores de vinhoto e células de combustível, seria possível atingir mais de 510 kWh por tonelada de cana processada, caso se busque maximizar a eletricidade.
 
A agroindústria canavieira será cada vez mais solicitada a contribuir para a oferta de etanol e eletricidade, sendo importante reconhecer que a energia elétrica é mais nobre e apresenta intrinsecamente maior valor que a energia dos combustíveis. Nesse sentido, seria oportuno que a avaliação dos limites à expansão da agroindústria tomasse em conta a qualidade dos fluxos energéticos consumidos e produzidos, permitindo compreender melhor suas efetivas disponibilidades.