O ETANOL DE BATATA-DOCE (Ipomoea batatas (L.) LAM)

batata_doce[1] O etanol que antes era tido como um anacronismo de outras décadas se tornou, no século XXI, uma grande oportunidade de negócios para o País. A principal matriz energética mundial continua a mesma: o petróleo. Mas as preocupações mudaram, principalmente em relação ao ambiente, principalmente às mudanças do clima. O consenso da comunidade científica em relação ao aquecimento do planeta, devido ao aumento das emissões de poluentes provenientes da queima de combustíveis fósseis, reacendeu o interesse sobre os biocombustíveis. O uso da biomassa para a produção de álcool no Brasil está concentrado totalmente no setor sucroalcooleiro, tendo como fonte principal a cana-de-açúcar. Faz-se necessário, portanto, um planejamento energético no longo prazo a fim de estabelecer novas diretrizes para os investimentos, buscando o suprimento de energia a partir de alternativas energéticas. Raízes como a mandioca e a batata-doce são fontes de biomassa citadas no Brasil como importantes para produção de etanol. A batata-doce (Ipomoea batatas (L.) Lam) se configura como importante objeto de estudo, principalmente pela carência de energéticos de origem fóssil e pelo potencial de energia da biomassa. Este trabalho objetiva trazer um protocolo da geração de biocombustíveis de batata-doce e da importância do planejamento energético, caracterizando o consumo etanol e apontando as potencialidades energéticas desta olerícola.

O ETANOL DE BATATA-DOCE (Ipomoea batatas (L.) LAM)

COMO ALTERNATIVA NO PLANEJAMENTO ENERGÉTICO DA AMAZÔNIA LEGAL

Palavras-Chave: Planejamento energético, Etanol, Alternativa energética.

ABSTRACT: The ethanol before it was viewed as an anachronism in other decades became, in the twenty-first century a great opportunity for business to the country The main energy matrix world remains the same: oil. But the concerns have changed, especially in relation to the environment, mainly to the changes of climate. The consensus of the scientific community in relation to global warming, due to the increased emission of pollutants from the burning of fossil fuels, rekindled the interest in biofuels. The use of biomass for the production of alcohol in Brazil is concentrated entirely in the industry sucroalcooleiro, with the main source to sugar cane. It becomes necessary, therefore, an energy planning in the long term to establish new guidelines for investment, seeking the power supply from alternative energy. Roots such as cassava and sweet potatoes, are sources of biomass in Brazil cited as important for the production of ethanol. The sweet-potato (Ipomoea batatas (L.) Lam) is configured as an important object of study, mainly due to the unavailability of energy from fossil origin and the potential for biomass energy. This work aims to bring a protocol of the generation of biofuels-sweet potato and the importance of energy planning, characterizing the consumption ethanol and pointing the potential energy of this crop.clip_image001

Keywords: Planning energy, Ethanol, Alternative energy

1. INTRODUÇÃO

O modelo de desenvolvimento baseado no uso de combustíveis fósseis pode em breve tornar-se insustentável devido não somente a escassez destes combustíveis na natureza, mas também por ser um dos principais responsáveis por grandes impactos ambientais em nosso planeta (NAVHI et al., 2005). Este fato fez com que fossem tomadas medidas necessárias que limitassem os danos causados pela atividade humana no ambiente (SOUZA, 2005). As exigências ambientais aliadas às circunstâncias do mercado mundial de petróleo têm levado muitos países a procurarem no etanol uma fonte renovável de combustível, espelhando-se, principalmente, na experiência brasileira na produção e no uso dessa fonte.

Segundo LEITE (2006) a produção de combustíveis líquidos derivados de biomassa podem ser usados para a fabricação de etanol, biodiesel e até mesmo metanol. O metanol, que pode ser produzido a partir da madeira, é o menos promissor. O etanol ou álcool etílico, de forma molecular C2H6O, é um tipo de álcool incolor e solúvel em água, produzido através da fermentação da sacarose de determinadas leveduras. Para a produção de biodiesel, as oleaginosas, gorduras vegetais, dentre outras. O álcool combustível ou carburante é também conhecido como etanol, álcool etílico e álcool de biomassa.

O uso do álcool combustível é um tema em constante debate. Trinta anos depois do início do Proálcool, o Brasil vive agora um novo desafio, a expansão de novas culturas com o objetivo de oferecer, em grande escala, um combustível alternativo.

Dentro das discussões ambientais o etanol - produzido a partir da biomassa – tem sido reconhecido mundialmente como uma das possíveis soluções para a mitigação de problemas ambientais, apresentando-se como um candidato a ser apoiado com políticas de financiamento – Mecanismos de Desenvolvimento Limpo – MDL – conforme estabelecido no Protocolo de Kyoto, no qual os países membros da União Européia comprometeram-se a reduzir 5 a 8% das emissões de CO2, até 2010, em relação aos níveis de 1990 (MAGALHÃES, 2007).

O álcool surge como uma fonte alternativa de energia podendo ser produzido a partir de várias fontes de biomassa, tais como cana-de-açúcar, que é a mais usual, e também por origem de outras culturas, por exemplo, as amiláceas como beterraba, batata-doce, mandioca, dentre outras (CARVALHO, 2001).

Dentre todas estas fontes de matérias-primas citadas, a batata-doce talvez seja a cultura que apresente o menor número de pesquisadores no Brasil envolvidos no seu estudo, seja para fins de consumo in natura, ou para indústria (SOUZA et al., 2005). Entre os fatores que contribuem para destacar as características favoráveis da batata-doce estão: um ciclo curto de produção (4 a 5 meses), rusticidade no campo, adaptada às condições tropicais, possibilidade de produção em condições de solo de baixa a média fertilidade, e principalmente, baixo custo de produção (SOUZA et al., 2005).

A batata-doce [Ipomoea batatas (L) Lam] é uma cultura que apresenta uma ótima produção de biomassa para obtenção de álcool combustível, associada a baixo custo de produção (MAGALHÃES, 2007). Resultados encontrados por SILVEIRA et al., (2002) indicam resultados promissores no processo de seleção de clones com produtividades entre 28 e 65 t/ha nas condições edafoclimáticas do estado do Tocantins. Este fato indica uma superioridade desses novos clones entre 154% a 400% em relação às produtividades obtidas na década de 70, quando se iniciou pesquisas com esta cultura para produção de etanol combustível. Neste estado, a batata-doce (Ipomoea batatas (L.) Lam.) é uma cultura bastante disseminada e cultivada principalmente pelos pequenos agricultores, como cultura de subsistência. Em diagnóstico realizado pela Secretaria da Agricultura do Estado do Tocantins (1997) os principais municípios produtores são: Gurupi, Palmas, Araguatins, Guaraí e Porto Nacional (MAGALHÃES, 2007).

ARAÚJO et al., (1978) obtiveram 158 litros de etanol por tonelada de raiz de batata-doce na década de 70. Se comparados os ciclos de produção, a batata-doce com seu curto ciclo reprodutivo (4 a 5 meses) poderia ultrapassar a cana-de-açúcar (12 e 18 meses) e a mandioca (10 a 20 meses) em sua produtividade global. Mas para que isso ocorra é necessário investimento em pesquisas voltadas para a melhora das tecnologias de produção (SOUZA, 2005). Entretanto há mais de 30 anos, uma imensa lacuna sobre o conhecimento de potencialidade da cultura como fonte promissora para produção de etanol foi formada (SOUZA et. al., 2005).

Abordando e sustentando questões ambientais, sociais e econômicas no cenário nacional, torna-se clara a importância e a viabilidade de se utilizar à biomassa de batata-doce como uma fonte alternativa de energia renovável para a região norte do país, em contrapartida à poluição atmosférica causada pelos produtos da combustão da gasolina. Assim, as atividades descritas neste artigo pretendem trazer uma visão da possibilidade da geração deste biocombustível para que esta região não fique fora do cenário nacional de produção de biocombustíveis, além da importância do planejamento energético, caracterizando o consumo etanol e apontando as potencialidades energéticas desta olerícula.

1.1. Potencialidades associadas às características agronômicas da batata-doce com estimativa para produção de etanol combustível:

A capacidade dessa cultura para usar água eficientemente, permite sua exploração em zonas de estação seca prolongada, como algumas regiões do Norte, Nordeste do Brasil e em outros continentes, como a África. Além disso, a sua adaptação aos solos de baixa fertilidade permite a conversão eficiente de energia solar (que é abundante nos trópicos) em carboidratos, sem competir com outras culturas que demandam em quantidade maior de nutrientes do solo (MAGALI, 2004). Se bem manejada, a cultura pode até aumentar o rendimento. Em outras palavras, a relativa versatilidade de ser colhida em períodos de 4 a 5 meses de idade, permite aos produtores melhor aproveitar as oportunidades de mercado e em função da demanda, fazer ajustes alternativos dentro das unidades de produção (SOUZA, 2005).

De acordo com LEBOURG (1996) a implantação de cultivos de biomassa pode ser uma alternativa lucrativa para os pequenos proprietários rurais, ou até mesmo pela agricultura familiar que poderia utilizá-la como cultivo complementar, na geração de energia para consumo próprio e ainda prover uma fonte de renda adicional para a agroindústria e outros setores. Diferentemente da cana-de-açúcar, a batata-doce é produzida principalmente por agricultores de pequeno porte, em sistemas de produção complexos, com pouco ou nenhum uso de tecnologia moderna, especialmente agroquímicos.

Segundo TOSETTO & ADRIETTA (2005) atualmente a produção de etanol tem sido bem diferente do início do projeto PROÁLCOOL, ou seja, a obtenção do reconhecimento da tecnologia envolvida para esse fim, a utilização de um combustível limpo, proveniente de uma fonte renovável, a preocupação com a qualidade do ar e saúde e a manutenção de empregos ligados direta ou indiretamente à fabricação do produto. Além disso, é incentivado o uso de tecnologias que visem o aumento da produtividade e a redução dos custos de produção setorial.

Contudo, essa imagem relativamente pobre da biomassa de batata-doce está mudando, mesmo com algumas dependências da década de 70 (DANTAS et al., 2005). E devido aos esforços recentes de mensuração mais acurada do seu uso e potencial, através de novos estudos, demonstrações e melhoramento genético, esta imagem está cada vez mais bem sucedida, através dos seguintes fatores: a) uso crescente da biomassa como um vetor energético moderno (graças ao desenvolvimento de tecnologias eficientes de conversão), principalmente em estados industrializados; b) reconhecimento das vantagens ambientais do uso racional da biomassa de batata-doce, c) da crescente pesquisa de bioprocessos na Biotecnologia (CAMARGO, 2001).

 

2. MATERIAIS E MÉTODOS:

Para a produção de etanol combustível são utilizados clones de batatas-doces (Ipomoea batatas (L.) Lam), coletadas na área experimental da Universidade Federal do Tocantins – UFT, lavadas e processadas para transformação em farinha de acordo com a metodologia de SAVELLI ET AL. (1995).

Os processos fermentativos são acompanhados através de frascos cônicos equipados com fermentômetros, para avaliação da evolução do CO2 e de medidas iniciais e finais das concentrações de substrato, produto e da população de leveduras, de forma a possibilitar o cálculo das principais variáveis de resposta do processo fermentativo e a observação do crescimento microbiano.

2.1. Quantificação de açúcares redutores (ar):

Os açúcares redutores são quantificados através do método de SOMOGYI-NELSON (1945).

2.2. Microrganismo:

O agente da fermentação alcoólica utilizado é Saccharomyces cerevisiae

2.3. Determinações de glicídeos e produtos do bioprocesso:

A medida de concentração de glícideos, e do subproduto da fermentação (bioetanol) para o experimento, é realizada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE).

3. CONCLUSÕES:

Sob este cenário de domínio dos biocombustíveis e da futura escassez de reservas petrolíferas economicamente exploráveis, a questão energética toma cada vez mais espaço e a mudança de paradigma se torna uma medida fundamental. Um planejamento energético detalhado se faz necessário para diminuir a dependência energética externa, buscando a auto-suficiência.

O fator decisivo para o sucesso da bioenergia é a sua competitividade perante a energia comercial proveniente de combustíveis fósseis. As indicações limitam-se ao combustível direto dos biocombustíveis sólidos, dado que dela já se pode alcançar uma produção de energia economicamente rentável sem utilizar quaisquer subsídios.

A diversificação da matriz da bioenergia no Brasil depende muito das alternativas de fontes de matérias-primas estudadas e disponíveis para tal. Neste caso deve-se levar em consideração a realidade ou as diversificadas condições de solo, água, altitude, umidade relativa do ar e de outros que podem determinar o sucesso ou não de adaptação de uma determinada fonte de matéria-prima. Além das características de adaptabilidade da matéria-prima, se deve levar em conta os possíveis impactos ambientais que esta nova fonte de bioenergia pode gerar. O tipo de solo que será utilizada, o seu custo de produção, a sua produtividade, rusticidade, a região onde será cultivada; e principalmente os resíduos gerados e seu potencial aproveitamento na alimentação animal ou co-geração de energia

O desenvolvimento das tecnologias dos processos de produção e de usos do etanol e seus subprodutos devem estar acompanhados de demonstração da viabilidade econômica e sócio-ambiental, da competitividade e promoção da aceitação pelo mercado consumidor, sendo que o esforço governamental deverá estar concentrado em fomentar a tecnologia ampliando a competência local para produzir biocombustíveis competitíveis, garantindo o preço e as condições de uso.

Os cenários dos estados brasileiros atuais mostram-se oportunos a esse desafio, tendo em vista a prática do livre mercado para combustíveis, a redução das barreiras, a política energética praticada, o perfil de produção e consumo do diesel de petróleo, a necessidade de reduzir a poluição atmosférica no próprio país e no mundo, em particular nos grandes centros urbanos, e o grande interesse e competitividade da indústria Nacional.

Carente de energéticos de origem fóssil, muitos estados brasileiros, como por exemplo, o Estado de Tocantins tem, nas fontes alternativas de energia, grandes oportunidades no desenvolvimento de novos mercados, explorando seu grande potencial da energia da biomassa no sentido de substituir a demanda de óleo diesel, principalmente no setor de transportes. A entrada do etanol na matriz energética do Estado passa por um conjunto de aspectos técnicos, legais e políticas ambientais e energéticas a fim de incentivar a penetração deste biocombustível, podendo colocar o Estado na posição de exportador de energia. Todos estes fatores são fortes condicionantes para o sucesso ou não de uma fonte de matéria-prima que possa se apresentar como uma alternativa para produção de biocombustível no Brasil. Para tanto foi necessário à implantação de programas de melhoramento genético que visem à seleção de cultivares adaptados para fins de produção de etanol, como o programa de melhoramento genético da Universidade Federal do Tocantins - UFT, que tem o objetivo de selecionar cultivares, adaptadas a produção de biomassa, visando à produção de etanol na região norte do país.

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ARAÚJO, N. Q. CASTRO, H. F.; LEAL, J. L. S. et al. Batata-doce: parâmetros preliminares na tecnologia de produção de etanol. (S.L.), 1978. 11 p.

CAMARGO FILHO, W.P., MAZZEI, A.R., ALVES, H.S. Mercado de raízes e tubérculos: análise de preços. Informações econômicas, v.31, n.2, p.36-44, 2001.

CARVALHO, J.C.M de,; SATO, S. Fermentação Descontínua, Biotecnología Industrial:Engenharia Bioquímica, Editora Edgar Blucher Ltda, 1º ed. v. 2. cap. 9 p.193-204, 2001.

DANTAS, F.F, SILVEIRA M. A, SOUZA, F.R, BARROS, M.S, TAVARES, I.B Tratamento anaeróbio do vinhoto gerado na produção de etanol a partir da batata doce (Ipomoea batatas – (L) Lam em reator UASB. Anais I Congresso Científico Universidade Federal do Tocantins, Palmas, 2005).

LEBOURG, C. Brasamide et la fécule: une historie de amour. Botucatu: Centro de Raízes Tropicais, UNESP, 1996, 59p.

LEITE, R. C. DE C. Biomassa, a esperança verde para poucos. Disponível em www.http://agenciact.mct.gov.br Acesso em 20 de out. 2006.

MAGALHÃES, K. A. B. Análise da sustentabilidade da cadeia produtiva de etanol de batata-doce no município de Palmas-TO. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Tocantins.

MAGALI, L .Technical and economical evaluation of the alcohol production from cassava fibrous waste using pectinase as a complementary enzyme, Botucatu,São Paulo,2004 . Tese de doutorado em Energia na Agricultura.

NAHVI I., GITI EMTIAZI AND LILA ALKABI. Isolation of a flocculating Saccharomyces cerevisiae and investigation of its performance in the fermentation of beet molasses to ethanol. Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Isfahan, Isfahan, Iran,2005.

SAVELLI, R. A.; PADUA, T.S.; DOBRZYCKI, J. H.; CAL-VIDAL, J. Análise texturométricas e microestruturais de pães franceses, contendo farinha de batata-doce. Pesq. agropec. bras., Brasília, v. 30, n. 3 , mar. 1995. p: 395-400.

SILVEIRA, M. A. et. al. Resistência de clones de batata-doce coletados no Estado do Tocantins a insetos de solo e nematóides causadores de galhas. Horticultura Brasileira. V. 20, n. 2, jul., 2002. Suplemento 2.

SOMOGY, M. Determination of blood sugar. Journal of Biological Chemistry, v.160, p.69-73, 1945.

SOUZA, A. F. B. C. Avaliação do processo de hidrólise e fermentativo de biomassa de batata-doce [Ipomoea batatas (L.)Lam] por meio de células imobilizadas para produção de etanol. 2005. Dissertação (Mestrado em Ciências do Ambiente). Universidade Federal do Tocantins, Palmas-TO, 2005.

SOUZA, F. R.; SILVEIRA, M. A ; TAVARES, I. B; SOUZA, A. F. B. C. Quantificação de diferentes concentrações enzimáticas de alfa.-amilase e amiloglucosidase em fermentação de meio hidrolisado para produção de álcool a partir da cultura de batata-doce. Anais I Congresso Científico Universidade Federal do Tocantins, Palmas, 2005.

TOSETTO, M. G; ADRIETTA S. B. Avaliação de Desempenho de Cepas Comerciais Utilizadas em Processos de Fermentação Alcoólica em Condições Adversas. Anais SINAFERM – XV Simpósio Nacional de Bioprocessos, Recife-PE, 2005.

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