O programa de etanol no Brasil começou seu desenvolvimento com objetivo de substituir o petróleo na década de 1970 por questões econômicas. O aumento de produtividade e incentivos fiscais garantiram sua competitividade até agora. Porém, a volatilidade do preço do barril de petróleo e a estagnação da produtividade vêm reduzindo a competitividade do etanol produzido a partir de cana-de-açúcar.

A valoração dos créditos de carbono associados à queima de combustível renovável, pagos por programas como o RenovaBio, pode alavancar a competitividade, mas depende normalmente de políticas públicas que envolvem vários interesses econômicos e não são de fácil implantação e manutenção.

Outra alternativa para aumento de competitividade é a utilização de subprodutos do processo de produção agrícola e industrial. O uso de subprodutos como vinhaça e torta de filtro na substituição de fertilizantes já é uma realidade implantada há bastante tempo, e o bom gerenciamento desses recursos pode ter retorno econômico. 

A utilização de biomassa excedente para produção de energia elétrica teve seu início promissor na década de 1990, mas a expansão do mercado esbarra, hoje, nos baixos preços da energia elétrica renovável, principalmente pelo barateamento da energia produzida por usinas eólicas e solares. 

O excedente de biomassa também pode ser utilizado para aumentar a produção de etanol no processo de etanol celulósico. O dióxido de carbono (CO2) é um subproduto da queima de combustível (biomassa) e da produção de etanol (fermentação) que pode ter um papel interessante nas opções de produção da indústria, principalmente por ser um produto biogênico renovável. 

PRODUÇÃO DE CO2 -  MÓDULO DE 1.000.000 TONELADAS DE CANA
Considerando perfil distribuição de ATR médio da indústria (50% açúcar - 50% etanol)

Existem algumas vantagens para viabilizar o CO2 como produto comercial, como alta qualidade do CO2 produzido na fermentação que reduziria muito o custo de produção quando comparado ao CO2 obtido da queima de biomassa. A sazonalidade da produção, o preço alto do produto no mercado interno e a logística são as principais desvantagens.
 

A primeira ilustração mostra o potencial de produção de CO2 por milhão de tonelada de cana. A produção de E2G (Etanol de Segunda Geração) considerada foi de 33.408 m³ de etanol anidro produzido a partir de bagaço excedente e 50% da palha remanescente na área de colheita. 
 

O biogás produzido no processo 1G é de 13.216.247 Nm³ de biogás (7,268.936 Nm³ de metano), proveniente da vinhaça e torta de filtro. O biogás do E2G, proveniente da vinhaça, é de 10.174.300 Nm³ de biogás (5.595.885 Nm³ de metano). O CO2 produzido na fermentação do etanol tem concentração muito alta, superior a 95%, na biodigestão está na faixa de 50% e esta é uma vantagem muito grande se compararmos com o CO2 que vem da queima de biomassa, que tem concentração próxima a 14%. O custo de purificação e compressão do CO2 proveniente da queima de biomassa ou carvão está na faixa de US$100 por tonelada e é reduzido para perto de US$50 por tonelada quando o gás vem da fermentação com concentração mais alta. 
 

Esta pode ser uma vantagem definitiva para viabilizar o uso do CO2 biogênico produzido na indústria sucroalcooleira. A principal desvantagem do CO2 na indústria do álcool, a sazonalidade, vem sendo mitigada nas indústrias que estão implantando o etanol 2G, que tem um período de produção previsto de 300 dias por ano. 
 

Outra possibilidade é a indústria de etanol de milho, que normalmente não tem o limite da sazonalidade e tem alguns modelos de negócio operando com a produção de 1G, principalmente no período de entressafra da cana-de-açúcar. Custos competitivos e suprimento de produto constante sinalizam para o mercado a possibilidade de uma alternativa de suprimento de CO2 renovável para substituir o produto que vem da indústria petroquímica.
 

A segunda ilustração deste artigo mostra os principais usos do CO2 na indústria. O CO2 presente no ar ou produzido por processos químicos, bioquímicos e principalmente pela queima de combustíveis, depois de passar por um processo de purificação e compressão, pode ser utilizado diretamente ou convertido em outros produtos. 
 

O CO2 pode ser utilizado como matéria-prima para produção de ureia, biocombustíveis, polímeros e solventes; muitas pesquisas vêm sendo conduzidas para desenvolver o uso de CO2 para produção de metano e metanol que são produtos primários na indústria química e de combustíveis.

O uso direto do CO2, por outro lado, já é bem desenvolvido, e o consumo vem aumentando nos últimos anos. A IEA (2019) projetou um consumo mundial para 2025 de 250 Mt CO2 e um crescimento de demanda de 1,7% ao ano.

Os principais usos são: ureia (57%), recuperação de poços de petróleo EOR (34%), bebidas (3%), alimentos (3%), soldas e metais (2%), outros (4%). O uso de CO2 tem potencial para apoiar o desenvolvimento de produtos e serviços com menor pegada de CO2 e contribuir para a redução de emissões.
 

Também pode ser um complemento para a ampla implantação de CCS (Carbon Capture and Storage), que a IEA sempre destacou como uma parte crítica do portfólio de tecnologias necessárias para atingir as metas climáticas. 

No entanto, o uso de CO2 não pode substituir o armazenamento de CO2 na entrega das reduções de emissões muito significativas necessárias para atender às ambições do Acordo de Paris, pois em muitas aplicações o CO2 retorna para a atmosfera. 

Isso reflete a esperada escala menor de muitas oportunidades de uso de CO2, e seu escopo muito limitado para emissões negativas. É importante mencionar que, em alguns casos, uma parte ou a totalidade do CO2 fica retida nas aplicações como na otimização de produção dos poços de petróleo ou quando é utilizado na fabricação de produtos que podem ter uso muito prolongado como plásticos ou materiais para construção estrutural.

A captura e injeção de CO2 associada à indústria de energia renovável (Bioenergy Carbon Capture and Store - BECCS) é uma alternativa para a redução de gases do efeito estufa. Como o CO2 injetado neste caso vem de fonte renovável, isto é, biomassa que já capturou CO2 da atmosfera, pode produzir energia ou combustíveis com emissão de carbono negativa.
 

O Brasil tem um significativo potencial para a estocagem geológica de CO2. Possui bacias sedimentares que têm bom potencial para armazenar CO2 onshore e offshore. Os maiores produtores estacionários de CO2, energia, refinarias de petróleo, açúcar e etanol, cimento e indústria química estão na região Centro-Sul do País, próximos das bacias sedimentares adequadas para armazenamento do CO2 (KETZER et al, 2014).
 

A proximidade do parque industrial do etanol de regiões com condição geológica favorável para injeção de CO2 também pode ser um fator importante na viabilização dos projetos, pois diminuirá em muito o investimento em equipamentos para transporte do CO2, assim como o consumo de energia.

OS PRINCIPAIS USOS DO CO2 NA INDÚSTRIA