O Brasil foi o primeiro país a considerar o etanol como suprimento em larga escala para combustível veicular. O etanol tornou-se um combustível amigável ao meio ambiente, e a demanda que se avizinha será enorme. Etanol tem sido produzido com as mais diversas matérias-primas: cana (caldo, méis, melaço), grãos (milho, trigo, sorgo, centeio, triticale), mandioca. Entre os grãos, o sorgo granífero (“milo”) deve despontar como boa alternativa de cultivo no Brasil, pois necessita pouca água, tem ciclo curto e colheita mecanizada, sendo já utilizado em Goiás em associação ao milho nas destilarias de milho.
O uso de fontes consideradas alimentícias (grãos) tem recebido críticas mencionando-se que tais produtos desviados para combustível reduzem a disponibilidade para alimentação humana. Deste modo, a falta de matérias-primas para fermentação resultará na utilização de biomassa celulósica para a produção de etanol; bagaço de cana, resíduos vegetais e até produtos do lixo serão matéria-prima para a produção de etanol.
A nível de Brasil, é louvável o esforço desenvolvido pelo Grupo Raízen para o desenvolvimento da tecnologia para a conversão de material celulósico em etanol, pois, dada a disponibilidade, este pode ser o etanol desejado num futuro até inimaginável. Já se sabe que as fermentações destes produtos sofrem inibições, resultando em vinhos de baixa graduação alcoólica, mas isto é até o mais contornável.
Outro problema é o consumo energético, pois tudo necessita energia, e ela é cada vez mais escassa. Chegamos a um tempo em que o conhecimento detalhado dos processos termodinâmicos será primordial, e muita inovação tecnológica impensável hoje será a rotina mais adiante.
A redução do consumo de energia para produzir etanol começa na fermentação, e se hoje um vinho com graduação alcoólica de 10%v em produtos de cana é muito bom, será necessário subir para 12%v ou mais, pois quanto menor a quantidade de água no vinho, menor será o consumo de vapor e menor será a quantidade de efluente, isto é, de vinhaça. É um grande desafio.
Na fermentação de grãos, grandes avanços foram realizados começando com as investigações do Prof. Mike Ingledew, que iniciou processos de alto grau alcoólico, 16%v até 18%v, que hoje são praticados em larga escala, inclusive no Brasil.
O consumo de vapor na destilação depende de muitos parâmetros, entre os quais:
• teor alcoólico do vinho;
• recuperação do calor dos vapores alcoólicos que seguem para condensação e dos líquidos efluentes (vinhaça, flegmaça) e isolamento térmico das colunas;
• projeto das colunas e dos condensadores;
• pureza necessária do etanol;
• processo de aquecimento das colunas, uso do vácuo e multipressão;
• desidratação por peneira molecular.
O processo convencional de aquecimento das colunas é cada coluna ser aquecida com vapor de escape ou vegetal, entretanto, fazendo-se uma cuidadosa seleção dos estágios de pressão, o vapor alcoólico produzido no topo de uma coluna pode ser usado como aquecimento para outra coluna. Isto requer a obtenção de diferença de temperatura entre as colunas.
A temperatura pode ser aumentada, elevando-se a pressão na coluna tomada como base, e pode ser reduzida, colocando-se a última coluna da série, a destiladora, sob vácuo. O aumento de temperatura numa coluna requer aquecimento com vapor de maior pressão. É o chamado processo de multipressão.
Para as destilarias anexas à produção de açúcar, notadamente nas que praticam a venda de potência elétrica (cogeração), o aumento da pressão na destilação resulta em perda de cogeração, nem sempre desejável. Por outro lado, as usinas produtoras de açúcar sempre têm a possibilidade de usar vapor vegetal extraído do 1º efeito da evaporação do caldo, portanto, um vapor de baixa pressão (0,7 barg, 115ºC), de modo que isto só por si já se constituiu num processo de redução do consumo do vapor necessário, diminuindo na destilação entre 20 a 25% conforme o sistema de quíntuplo ou quádruplo efeito utilizado pela usina.
A operação da coluna destiladora sob vácuo, além de resultar em redução de incrustações na coluna, também resulta em oportunidade do uso do aquecimento em dupla pressão: o vapor gerado no topo da coluna retificadora aquece a coluna destiladora, provocando assim a redução no consumo de vapor.
Contudo, vale ressaltar que, ao considerar o consumo efetivo que saiu de uma caldeira quando uma destilaria anexa utiliza vapor vegetal do 1º efeito da evaporação para o aquecimento das duas colunas, comparando-se ao processo que usa o vapor de escape 1,5 barg na retificadora e o vapor alcoólico do topo da retificadora aquecendo a coluna destiladora, verifica-se que o uso do vapor vegetal resulta em menor consumo que o duplo efeito considerado empregando o vapor de escape na retificadora.
Em resumo, numa destilaria anexa, o uso de vapor vegetal da evaporação do caldo é um processo simples e conveniente quanto à redução do consumo de vapor, e os processos de multipressão são mais adequados para destilarias ditas autônomas, ou seja, não integradas à produção de açúcar.