Os biocombustíveis têm surgido como uma fonte alternativa de energia para reduzir a emissão dos gases do efeito estufa na atmosfera e combater o aquecimento global. Tais efeitos negativos ao ambiente são associados em grande parte à queima de combustíveis fósseis – que representam 88% da produção de energia global.
Espera-se que até 2100 haja um aumento de 30-80% na produção de energia proveniente de fontes de energias renováveis.
Os biocombustíveis mais utilizados no Brasil, atualmente, são o etanol (proveniente da cana-de-açúcar e/ou milho) e o biodiesel (produzido a partir de óleos vegetais ou gorduras animais). Mas existem muitos outros tipos de biocombustíveis.
Veja neste artigo: o que é biocombustível, quais são as quatro gerações de biocombustíveis (primeira, segunda, terceira e quarta geração) e como eles são produzidos. Boa leitura!
O que são os biocombustíveis?
Biocombustíveis são combustíveis produzidos a partir de fontes biológicas renováveis (vegetais ou animais), que podem substituir total ou parcialmente os combustíveis derivados do petróleo e gás natural, que são fontes finitas e geram impactos ambientais negativos.
Eles podem ser usados desde em motores de combustão interna, como os encontrados em carros e caminhões, como também em turbinas a gás e em usinas de energia.
Os biocombustíveis podem ser classificados como de primeira, segunda, terceira e quarta geração, de acordo com o tipo de matéria-prima e o processo produtivo empregados (Figura 1).
Vejamos como ocorre a classificação por geração:
- Primeira geração (1G): são derivados de açúcares, amidos ou gorduras. São exemplo: etanol, biodiesel, biogás e diesel verde.
- Segunda geração (2G): os biocombustíveis de segunda geração são produzidos a partir da biomassa que contém celulose ou resíduos agrícolas e industriais. São exemplos: etanol 2G, biometano e biohidrogênio.
- Terceira geração (3G): são produzidos a partir de algas. Exemplo: biocombustíveis de alga.
- Quarta geração (4G): são originados a partir de alterações genéticas da cultura a ser empregada na produção do biocombustível, como as microalgas geneticamente modificadas. São exemplos os combustíveis sintéticos.
Como os biocombustíveis são produzidos?
A produção do bicombustível ocorre a partir da fermentação de matéria-prima biológica, contendo açúcares, lipídios ou carboidratos. Isso é feito convertendo a biomassa das matérias-primas em diferentes formas de energia, como calor, eletricidade, biogás e combustíveis líquidos.
O processo de produção depende de cada matéria-prima, conforme ilustrado na Figura 2 e detalhado com mais profundidade na Tabela 1.
Fonte: adaptado de Aron et al. 2020.
De acordo com dados da Agência Internacional de Energia (IEA), a demanda global por biocombustível na matriz de transportes aumentou em cerca de 6% em 2022 em comparação com o ano anterior (2021). Esses bio combustíveis representam aproximadamente 4% do consumo total de combustíveis líquidos.
Entre os tipos mais consumidos atualmente, destacam-se o etanol, o biodiesel e o diesel renovável. Notavelmente, o diesel renovável foi o biocombustível que mais contribuiu para o aumento percentual no consumo global.
Isso se deve em grande parte às políticas que incentivaram a expansão do uso de diesel renovável nos Estados Unidos e na Europa.
Tabela 1. Principais biocombustíveis produzidos, com seus respectivos modos de obtenção e matérias-primas
Biocombustível | Modo de obtenção | Principais matérias-primas |
Etanol 1G | Fermentação de açúcares e amidos | Cana-de-açúcar, milho, trigo, aveia, cevada, beterraba, sorgo, entre outros. |
Etanol 2G | Quebra de cadeias de celulose por meio de tecnologias como hidrólise enzimática. | Biomassa lignocelulósica como palha e bagaço de cana, resíduos agrícolas, entre outros |
Biodiesel | Transesterificação de óleos vegetais ou gorduras animais. | Óleos vegetais (soja, canola, girassol), gordura bovina, óleos reutilizáveis e outros materiais graxos, óleos de algas. |
Biodiesel de celulose | Produção a partir da conversão de celulose em hidrocarbonetos por meio de processos termoquímicos ou bioquímicos. | Biomassa lignocelulósica, como resíduos agrícolas, madeira, entre outros. |
Biogás | Digestão anaeróbica de matéria orgânica, como resíduos agrícolas, esterco animal lodo de esgoto | Resíduos agrícolas (como dejetos sólidos de atividades agropecuárias), esterco animal, lodo de esgoto, resíduos das indústrias de alimentos, resíduos agroindustriais como vinhaça. |
Biometano | Purificação do biogás para atingir padrões de qualidade semelhantes aos do gás natural | Biogás purificado |
Diesel Verde | Hidrotratamento de óleos vegetais, síntese de moléculas a partir de gás de síntese oriundo de resíduos orgânicos, entre outros | Óleos vegetais, gorduras animais, óleos residuais e outros materiais graxos. |
Biohidrogênio | Reforma de vapor de gás natural, biodigestão anaeróbica de biomassa, gaseificação de plásticos residuais e eletrólise da água, reforma de álcoois | Álcoois, resíduos e biomassa diversa |
Qual a importância dos biocombustíveis para o meio ambiente?
Como principais vantagens da utilização dos bio combustíveis para o meio ambiente estão o potencial de reduzir as emissões de gases de efeito estufa e melhorar a segurança energética mundial, uma vez que a maioria dos países depende de combustíveis fósseis importados.
As principais vantagens ambientais em relação aos combustíveis fósseis, incluem:
- Redução das Emissões de Gases de Efeito Estufa
O biocombustível produzem menos gases de efeito estufa (GEE) do que os combustíveis fósseis. Isso ocorre porque as plantas absorvem dióxido de carbono (CO2) da atmosfera durante o seu crescimento, e esse CO2 é liberado de volta para a atmosfera quando os biocombustíveis são queimados. No entanto, a quantidade total de CO2 emitida pelos biocombustíveis é menor do que a quantidade emitida pelos combustíveis fósseis, porque as plantas absorvem mais CO2 do que é liberado durante a queima dos biocombustíveis.
- Menor Dependência de Combustíveis Fósseis
O biocombustível pode ajudar a reduzir a dependência de combustíveis fósseis, que são finitos e cada vez mais caros. Como o biocombustível é produzido a partir de fontes renováveis, ele podem ser produzidos de forma sustentável e a preços mais estáveis do que os combustíveis fósseis.
- Redução da Poluição do Ar
O biocombustível produz menos poluentes do ar do que os combustíveis fósseis, uma vez que ele contem menos enxofre e outros compostos químicos prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente.
- Estímulo à Economia Local
A produção de biocombustível pode estimular a economia local, criando empregos e oportunidades de negócios em áreas rurais. Além disso, os biocombustíveis podem ser produzidos a partir de culturas locais, o que pode ajudar a diversificar a agricultura e a reduzir a dependência de importações de combustíveis fósseis.
Apesar de todos os benefícios, também há desvantagens. A produção de biocombustível também pode ter impactos ambientais e sociais negativos, como o desmatamento, a perda de biodiversidade e a competição por alimentos e água.
Desafios Econômicos e Técnicos
Os biocombustíveis são uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis, mas ainda enfrentam desafios econômicos e técnicos significativos.
Um dos principais desafios econômicos é o custo de produção de biocombustíveis em grande escala. Embora muitos biocombustíveis sejam produzidos a partir de culturas agrícolas, os custos de produção podem ser altos devido à necessidade de grandes quantidades de terra, água e fertilizantes. Além disso, os preços dos biocombustíveis podem ser afetados por flutuações nos preços das commodities agrícolas.
Outro desafio econômico é a competição com os combustíveis fósseis, que são atualmente mais baratos e amplamente disponíveis. Para superar essa competição, os biocombustíveis precisam ser produzidos de forma mais eficiente e a um custo mais baixo.
Em termos técnicos, os biocombustíveis também enfrentam desafios significativos. Um dos principais desafios é a necessidade de desenvolver tecnologias mais avançadas para produzir biocombustíveis a partir de matérias-primas não alimentares, como resíduos agrícolas e florestais. Essas tecnologias precisam ser capazes de transformar essas matérias-primas em biocombustíveis de alta qualidade de forma eficiente e econômica.
Outro desafio técnico é a necessidade de desenvolver biocombustíveis que possam ser usados em motores existentes, sem a necessidade de grandes modificações. Isso exigirá o desenvolvimento de biocombustíveis que tenham propriedades físicas e químicas semelhantes às dos combustíveis fósseis.
Conclusões
Os biocombustíveis representam uma resposta crucial aos desafios ambientais e energéticos enfrentados pelo mundo contemporâneo. Ao longo deste artigo, exploramos as quatro gerações de biocombustíveis, desde os tradicionais etanol e biodiesel até os inovadores biocombustíveis sintéticos da quarta geração.
A classificação por gerações destaca a evolução tecnológica e a diversificação das fontes de matéria-prima, abrindo caminho para soluções mais sustentáveis e eficientes. Contudo, mesmo diante dos benefícios ambientais e da redução da dependência de combustíveis fósseis, é crucial reconhecer e abordar os desafios associados à produção em larga escala desses biocombustíveis.
As vantagens, como a diminuição das emissões de gases de efeito estufa, a menor dependência de combustíveis não renováveis, a redução da poluição do ar e o estímulo à economia local, destacam-se como incentivos valiosos para a continuidade do desenvolvimento e adoção dos biocombustíveis. Entretanto, é imperativo lidar com as desvantagens, incluindo possíveis impactos ambientais negativos e desafios econômicos e técnicos.
No cenário global, a demanda por biocombustíveis está em ascensão, refletindo uma crescente conscientização sobre a necessidade de transição para fontes mais sustentáveis de energia. Os esforços contínuos na pesquisa e desenvolvimento tecnológico são essenciais para superar os desafios existentes, tornando os biocombustíveis uma alternativa cada vez mais viável e eficaz na matriz energética global.
Diante das metas de redução de emissões e da busca por uma transição energética mais verde, a diversificação e a otimização na produção de biocombustíveis representam um passo significativo na direção de um futuro mais sustentável. Portanto, investir em inovação, políticas regulatórias favoráveis e práticas agrícolas sustentáveis são cruciais para garantir que os biocombustíveis desempenhem um papel fundamental na construção de um ambiente mais limpo e resiliente para as gerações futuras.
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Referências
ARON, N.S.M.; KHOO, K.S.; CHEWM K.W.; SHOW, P.L.; CHEN, W.-H.; NGUYEN, T.H.P. Sustainability of the four generations of biofuels – a review. International Journal of Energy Research, p. 1-17, 2020. DOI: 10.1002/er.5557.
Sobre a autora:
Beatriz Nastaro Boschiero
Especialista em MKT de Conteúdo na Agroadvance
- Pós-doutora pelo CTBE/CNPEM e CENA/USP
- Mestra e Doutora em Solos e Nutrição de Plantas (ESALQ/USP)
- Engenheira Agrônoma (UNESP/Botucatu)