Bioetanol da cana-de-acucar_P

317 Pages·2014·12.92 MB·Portuguese

Biblioteca Digital

Bioetanol de cana-de-a(cid:231)œcar: energia para o
desenvolvimento sustentÆvel

Coordena(cid:231)ªo BNDES e CGEE
http://www.bndes.gov.br/bibliotecadigital
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B615b Bioetanol de cana-de-açúcar : energia para o desenvolvimento
sustentável / organização BNDES e CGEE. – Rio de Janeiro : BNDES,
2008.
316 p.
ISBN: 978-85-87545-24-4
1. Bioenergia. 2. Biocombustível. 3. Bioetanol. 4. Cana-de-
açúcar. I. Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social. II.
Centro de Gestão e Estudos Estratégicos.
CDD 333.953
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Equipe Técnica
Coordenação – BNDES e CGEE
BNDES CGEE
Armando Mariante Carvalho Junior Antonio Carlos Galvão
Júlio Cesar Maciel Ramundo Marcelo Khaled Poppe
Carlos Eduardo de Siqueira Cavalcanti
Paulo de Sá Campello Faveret Filho (supervisão)
Nelson Isaac Pfefer (supervisão)
Sergio Eduardo Silveira da Rosa
Artur Yabe Milanez
Organização e responsabilidade técnica
Luiz Augusto Horta Nogueira – Unifei
Redação e consultoria
Luiz Augusto Horta Nogueira – Unifei
Joaquim Eugênio Abel Seabra – Unicamp
Gustavo Best – consultor FAO/Cepal
Manoel Regis Lima Verde Leal – Cenea
Marcelo Khaled Poppe – CGEE
Colaboração institucional – Cepal e FAO
Cepal FAO
Adrián Rodríguez Alberto Saucedo
José Javier Gómez Guilherme Schuetz
Joseluis Samaniego
Manlio Coviello
Martine Dirven
Agradecimentos
Adhemar Altieri – Unica Isaias de Carvalho Macedo – Unicamp
Alfred Szwarc – Unica João Carlos Ferraz – BNDES
Aluysio Antonio da Motta Asti – BNDES Luis Augusto Barbosa Cortez – Unicamp
André Correa do Lago – MRE Marcio Nappo – Unica
Antonio Barros de Castro – BNDES Rafael Capaz – Unifei
Antonio Dias Leite – consultor Rafael Pontes Feijó – BNDES
Arnaldo Vieira de Carvalho – BID Rogério Cezar de Cerqueira Leite – Unicamp
Edmar Fagundes de Almeida – UFRJ Tammy Klein – IFQC
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Sumário
Prefácio 13
Apresentação 17
1 Bioenergia e biocombustíveis 23
1.1 Fundamentos da bioenergia 25
1.2 Evolução da bioenergia e dos biocombustíveis 32
2 Etanol como combustível veicular 39
2.1 Dimensões técnicas e ambientais do uso do etanol 41
2.2 Aspectos econômicos e institucionais do etanol combustível 54
2.3 Cadeias logísticas para o etanol 60
3 Produção de bioetanol 67
3.1 Matérias-primas e tecnologias de produção do bioetanol 69
3.2 Bioetanol de cana-de-açúcar 72
3.3 Bioetanol de milho 83
3.4 Bioetanol de outras matérias-primas 89
3.5 Produtividade, emissões e balanços energéticos 92
4 Co-produtos do bioetanol de cana-de-açúcar 103
4.1 Açúcar e derivados 105
4.2 Bioeletricidade 108
4.3 Outros co-produtos do bioetanol de cana-de-açúcar 118
5 Tecnologias avançadas na agroindústria da cana-de-açúcar 123
5.1 Hidrólise de resíduos lignocelulósicos 125
5.2 Gaseificação para produção de combustíveis e eletricidade 133
5.3 Uso de bioetanol como insumo petroquímico ou alcoolquímico 140
5.4 Produção de plásticos biodegradáveis 143
5.5 Biorrefinaria: múltiplos produtos e uso integral da matéria-prima 146
6 Bioetanol de cana-de-açúcar no Brasil 151
6.1 Evolução do bioetanol combustível no Brasil 153
6.2 Agroindústria da cana-de-açúcar no Brasil 162
6.3 Pesquisa e desenvolvimento tecnológico 169
7 Sustentabilidade do bioetanol de cana-de-açúcar: a experiência brasileira 179
7.1 Ambiente e energia da cana-de-açúcar 181
7.2 Uso do solo 196
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7.3 Viabilidade econômica do bioetanol de cana-de-açúcar 203
7.4 Geração de emprego e renda na agroindústria do bioetanol 209
7.5 Certificação e sustentabilidade na agroindústria do bioetanol 216
8 Perspectivas para um mercado mundial de biocombustíveis 221
8.1 Potencial global para produção de biocombustíveis 223
8.2 Oferta e demanda de biocombustíveis: quadro atual 229
8.3 Projeções para oferta e demanda de bioetanol em 2010–2015 234
8.4 Políticas de suporte e fomento aos biocombustíveis 249
8.5 Conexões entre alimentos e bioenergia 252
8.6 Fatores de indução para um mercado global de bioetanol 264
9 Uma visão de futuro para o bioetanol combustível 271
Anexos 281
Referências 287
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Índice de boxes, figuras, gráficos e tabelas
Boxes
O etanol em motores aeronáuticos 53
As possibilidades do açúcar orgânico 107
Evolução da produção de eletricidade em uma usina brasileira 115
Primeiros passos da etanolquímica no Brasil 142
Melhoramento genético e disponibilidade de cultivares 171
Figuras
1 O processo de fotossíntese 26
2 Pluviosidade média anual 28
3 Rotas tecnológicas para produção de bioenergia 32
4 Solubilidade da água em misturas gasolina/etanol 47
5 Modelo de produção, estoque e demanda de etanol 61
6 Logística da gasolina e do etanol no Brasil 65
7 Rotas tecnológicas para produção de etanol 70
8 Estrutura típica da biomassa da cana 72
9 Distribuição das 350 usinas de processamento de cana-de-açúcar no Brasil 77
10 Diagrama de fluxo da produção de açúcar e bioetanol de cana 79
11 Estrutura típica da biomassa do milho 84
12 Distribuição da produção de milho nos Estados Unidos 85
13 Diagrama de fluxo do processo via úmida para a produção de bioetanol de milho 87
14 Diagrama de fluxo do processo via seca para a produção de bioetanol de milho 88
15 Diagrama do ciclo de vida de um biocombustível 93
16 Análise de sensibilidade para o uso e a relação de energia para o bioetanol de cana-de-
açúcar no cenário atual (2005/2006) 97
17 Análise de sensibilidade para as emissões de GEE para o bioetanol de cana-de-açúcar no
cenário atual (2005/2006) 98
18 Configuração usual do sistema de co-geração na agroindústria canavieira 110
19 Esquema do processo de produção de etanol por meio da hidrólise da biomassa 126
20 Representação esquemática de um sistema BIG/GT-CC 135
21 Fluxograma geral para produção de metanol, hidrogênio e diesel via gaseificação de
biomassa (Fischer-Tropsch) 137
22 Diagrama de fluxo da produção de PHB com base no açúcar da cana 146
23 Ciclo integrado completo agri-biocombustível-biomaterial-bioenergia para tecnologias
sustentáveis 147
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24 Localização das novas usinas de açúcar e etanol no Brasil 165
25 Ocupação percentual das principais variedades de cana-de-açúcar no Brasil de 1984 a
2003 172
26 Exemplo de imagem de satélite utilizada no monitoramento da cobertura vegetal 193
27 Potencial para o cultivo da cana sem irrigação 200
28 Potencial para o cultivo da cana com irrigação de salvação 200
29 Áreas cultivadas na cultura da cana-de-açúcar 202
30 Visão geral dos principais elementos usados na metodologia de avaliação do potencial
bioenergético 224
31 Contribuição de bioenergia à oferta primária e secundária de energia em 2007 230
Gráficos
1 Usos da superfície cultivável na Terra 29
2 Participação da bioenergia na oferta interna de energia no Brasil 34
3 Contribuição da bioenergia em função da renda per capita 36
4 Evolução das emissões de veículos novos no Brasil 50
5 Preço de indiferença do etanol anidro em função do preço do açúcar 55
6 Preço internacional do açúcar (Contrato no 11 NYBOT) 56
7 Preço de indiferença do etanol frente ao açúcar e preço internacional da gasolina 57
8 Produtividade média de etanol por área para diferentes culturas 71
9 Distribuição da produção mundial de etanol em 2006 71
10 Principais países produtores de cana-de-açúcar em 2005 73
11 Consumo de açúcar per capita em diversos países 108
12 Capacidade dos sistemas de co-geração a serem instalados em usinas de açúcar e
bioetanol no Estado de São Paulo nos próximos anos 114
13 Valor do bagaço utilizado para geração de eletricidade 114
14 Valor do bagaço utilizado para produção de etanol 116
15 Uso de energia (a) e emissões de GEE (b) para a produção de plásticos 144
16 Evolução da produção de cana-de-açúcar, etanol e açúcar no Brasil 159
17 Teor médio de etanol anidro na gasolina brasileira 160
18 Evolução da produção de veículos a etanol hidratado e de sua participação nas vendas
de veículos novos 160
19 Fontes primárias de energia utilizadas no Brasil em 2007 161
20 Distribuição da capacidade anual de processamento das usinas de açúcar e etanol no
Brasil 163
21 Perfis de produção das usinas de açúcar e etanol no Brasil na safra 2006/2007 164
22 Evolução da produtividade agrícola, industrial e agroindustrial das usinas de açúcar e
etanol no Brasil 167
23 Evolução dos preços pagos aos produtores de etanol no Brasil 168
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24 Consumo de fertilizantes pelas principais culturas no Brasil 190
25 Perdas de solo e água das chuvas em algumas culturas no Brasil 191
26 Desmatamento anual na Amazônia brasileira 195
27 Uso da terra nas propriedades rurais no Brasil 197
28 Evolução da área utilizada pelas principais culturas no Brasil 198
29 Uso da terra no Brasil 198
30 Evolução dos preços pagos ao produtor, sem tributos, de gasolina nos EUA e de
bioetanol de cana-de-açúcar no Brasil 204
31 Estrutura dos preços ao consumidor da gasolina comum, bioetanol hidratado e óleo
diesel no Rio de Janeiro em março de 2008 205
32 Evolução dos preços médios ao consumidor do bioetanol hidratado e da gasolina
comum e da relação entre esses preços no Brasil 206
33 Estrutura dos custos de produção da cana-de-açúcar no Centro-Sul em 2005 208
34 Estrutura do custo de operação e manutenção de uma destilaria autônoma para
produção de bioetanol de cana-de-açúcar no Centro-Sul em 2005 208
35 Produtividade média dos trabalhadores da agroindústria canavieira no Brasil 211
36 Potencial energético por tipo de biomassa 225
37 Distribuição da produção de etanol em 2007 por regiões 234
38 Fração da demanda de bioetanol para agregar 10% à gasolina passível de ser produzida
mediante a conversão de mel residual disponível na fabricação de açúcar 241
39 Fração das áreas cultivadas (total e em cana) necessária para produzir bioetanol
requerido para agregar 10% à gasolina, assumindo a conversão de caldo direto 242
40 Estimativas de oferta e demanda de bioetanol combustível para 2010 e 2015 248
41 Índices de preço para petróleo bruto e produtos agrícolas 261
42 Índices de preço para petróleo bruto e produtos agrícolas associados ao bioetanol e ao
biodiesel 262
43 Índices de preço para petróleo bruto e produtos agrícolas associados ao bioetanol 263
Tabelas
1 Parâmetros de desempenho vegetal para os ciclos fotossintéticos 30
2 Propriedades da gasolina e do bioetanol 41
3 Exigências de alterações em veículos para diferentes teores de bioetanol na gasolina 44
4 Efeito do bioetanol na octanagem da gasolina-base 45
5 Durabilidade de materiais plásticos em bioetanol 49
6 Quadro geral dos biocombustíveis 69
7 Principais parâmetros agrícolas da cana no Centro-Sul brasileiro 76
8 Demanda de energia no processamento da cana 82
9 Perdas e rendimentos médios das usinas de cana 83
10 Demanda de fertilizantes e defensivos para a produção de milho nos EUA 86
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