Programa de Planejamento Energético
COPPE/UFRJ
Fontes Renováveis e Alternativas Energéticas –
COG852
Profs. Maurício Cardoso Arouca
2o Período de 2005
Fermentação de Etanol
Etanol: Fermentação
HISTÓRICO
Histórico

6.000 a. C.: bebidas alcoólicas (cerveja e vinho) são
produzidas por sumérios e babilônios;

2.000 a.C.: panificação e bebidas fermentadas são
utilizadas por egípcios e grego;

1875 d. C.: Pasteur mostra que a fermentação é causada
por microrganismos;

1880-1910: surgimento da fermentação industrial (ácido
láctico, etanol, vinagre);

1910-1940: síntese de glicerol, acetona e ácido cítrico;
Etanol Produção
Existem essencialmente três processos de produção
industrial de etanol:
A) Hidratação Direta do Etileno;
B) Hidratação Indireta do Etileno;
C) Fermentação.
Etanol Fermentação




Fermentação: processo mais antigo;
Aplicação em escala verdadeiramente industrial
em torno de 1930;
Há 30 séculos os chineses destilavam o etanol a
partir de licor fermentado de arroz;
Fermentação é o processo industrial dominante
(90% da produção mundial).
Etanol Fermentação
Matérias-primas possíveis:
 Açúcares: melaço, cana de açúcar, beterraba;
 Amidos: milho, trigo, aveia, arroz, mandioca,
batata doce, ervilha, feijão;
 Celuloses:
madeira, resíduos industriais ou
agrícolas.
Histórico Brasil - Recente





1975-1979 Etanol de melaço; destilarias
anexas; introdução de misturas
1979-1985 Etanol do caldo de cana; destilarias
autônomas; veículos E100;
1985-1989 Crise no setor;
1991 e 1999 Fim do controle governamental;
2003-hoje
Veículos “Flex fuel”.
Fonte: ETANOL COMBUSTÍVEL: uma oportunidade para o Brasil. Luís Cortez UNICAMP,
2005.
Etanol: Fermentação
Contexto Atual
Produção Etanol (Mundo)
PRODUÇÃO DE ETANOL (milhões de litros)
Country
2004
2003
1.
Brazil
15.338
39%
14.428
43%
2.
USA
13.950
35%
10.900
33%
3.
China
3.650
9%
3.400
10%
4.
India
2.000
5%
190
1%
5.
France
830
2%
817
2%
6.
Russia
760
2%
745
2%
7.
Spain
420
1%
304
1%
8.
South Africa
409
1%
404
1%
9.
UK
400
1%
410
1%
10.
Saudi Arabia
340
1%
350
1%
11.
Ukraine
290
1%
284
1%
12.
Thailand
280
1%
250
1%
13.
Germany
270
1%
280
1%
14.
Canada
245
1%
204
1%
15.
Italy
210
1%
240
1%
TOTAIS
39.392
33.206
http://www.ethanol-crfa.ca/ethanol/world.htm
Source: F.O. Licht, World Ethanol & Biofuels Report, V2 N. 19 June 6, 2004.
Marcos Legais - Brasil






"Programa Nacional do Álcool - Proálcool“
instituído em pelo Decreto nº 76.593 de
14.11.1975;
OBJETIVOS BÁSICOS:
Expansão da produção de etanol;
Redução das disparidades regionais de renda;
Aumento da renda interna e melhoria na
distribuição;
Aproveitamento das principais matérias-primas e
a implementação de destilarias de álcool etílico.
Marcos Legais - Brasil


LEI nº 11593, de 04 de DEZEMBRO de 2003.
(D.O.E. de 05.12.2003) Altera a Lei nº 6.374, de
01 de março de 1989 , que dispõe sobre a
instituição do Imposto sobre Operações Relativas
à Circulação de Mercadorias e sobre Prestação
de Serviços de Transporte Interestadual e
Intermunicipal e de Comunicação - ICMS.
Aproveitamento das principais matérias-primas e
a implementação de destilarias de álcool etílico.
Produção Etanol
Produção de Etanol no Brasil
(em milhões de litros)
16000
Anidro
Hidratado
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
20
03
20
01
19
99
19
97
19
95
19
93
19
91
19
89
19
87
19
85
19
83
19
81
19
79
19
77
19
75
0
Fonte: Datagro
02 Dez 2004
P.Nastari Datagro @ MRE CD Unica Valor
8
Fonte: ETANOL COMBUSTÍVEL: uma oportunidade para o Brasil. Luís Cortez UNICAMP,
2005.
Uso Final Etanol (Hoje)




Misturas E22-E25 frota: 80% - vendas: 43%
Veículos E100 frota: 15% - vendas: 2%
Veículos “Flex Fuel” frota: 3% - vendas: 50%
Produção de etanol no Brasil corresponde a cerca
de 275 mil barris óleo/dia
 Responde por 37% do combustível Ciclo Otto.
Fonte: ETANOL COMBUSTÍVEL: uma oportunidade para o Brasil. Luís Cortez UNICAMP,
2005.
Uso Final Etanol
ESTRUTURA DO CONSUMO NO SETOR DE
TRANSPORTES (%)
60
ÓLEO DIESEL
50
40
GASOLINA
30
20
ÁLC OOL
12,5%
OUTROS
10
GÁS NATURAL
Fonte: Balanço Energético Nacional, Ministério das Minas e Energia, 2004
2004
2001
1998
1995
1992
1989
1986
1983
1980
1977
1974
0
Custos no Mundo
Item
USA
Milho
(EURO/hl)
Alemanha (2)
Trigo
(EURO/hl)
Beterraba
(EURO/hl)
Brasil
Cana de açúcar
(EURO/hl)
Prédios
0,39
0,82
0,82
0,21
Equipamentos
3,40
5,30
5,30
1,15
Mão de obra
2,83
1,40
1,40
0,52
Seguro, Taxas e outros
0,61
1,02
1,02
0,48
Matéria prima
20,93
27,75
35,10
9,80
Outros custos operacionais
11,31
18,68
15,93
2,32
Custo de produção total
39,48
54,96
59,57
14,48
Venda de subprodutos
-6,71
-6,80
-7,20
-
Subsídios federal e estadual
7,93
-
-
-
24,84
48,16
52,37
14,48
Custo de produção líquido
(1)
(2)
3 R$/US$ e 1,20 US$/EURO
200ml/ano
Fonte: ETANOL COMBUSTÍVEL: uma oportunidade para o Brasil. Luís Cortez UNICAMP,
2005.
Custos Brasil
 Forte intervenção do governo no setor (1975 – 85).
Contou com subsídios e políticas de promoção do
uso do etanol;
 Intervenção eliminada durante a década de 90, e em
2000 o setor estava (no Centro-Sul)
desregulamentado;
 Estima-se custo de US$ 0,18/litro de etanol
hidratado (1$ = 2,5 R$). O custo de produção de
gasolina, com óleo a US$ 25/barril, US$ 0,21/litro.
A equivalência técnica = 0,75.
Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica
do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003
Custos Brasil
PREÇO MÉDIO DO ÁLCOOL (REF. SÃO PAULO)
R$ 1,20
ANIDRO
R$ 1,00
Preço [R$/litro]
 ÁLCOOL preços de
faturamento,
sem impostos
(PIS/COFINS e
ICMS).
HIDRATADO
R$ 0,80
R$ 0,60
R$ 0,40
R$ 0,20
jan
-98
ma
i-9
8
se
t-9
8
jan
-99
ma
i-9
9
se
t-9
9
jan
-00
ma
i-0
0
se
t-0
0
jan
-01
jun
-01
ou
t-0
1
jan
-02
jun
-02
ou
t-0
2
fev
-03
jun
-03
ou
t-0
3
fev
-04
R$ -
Tempo [Meses]
Fonte: Fonte: ESALQ /CEPEA - Estado de São Paulo
Etanol: Fermentação
PERSPECTIVAS
Tópicos Importantes para Pesquisa
1.
2.
3.
4.
Melhoramento Genético de Cana: mapeamento
genético; tecnologias produção em larga escala;
Produção de Cana: “agricultura de precisão”; sistemas
de irrigação; plantio mecanizado, etc;
Processamento Industrial: Automação com controles
operacionais “inteligentes”. Produção de energia adicional
nas usinas: co-geração para energia elétrica; hidrólise para
produção de etanol;
Ampliação dos Usos do Etanol. Reformadores de etanol.
Motores “flexíveis” (FFV) para uso de misturas
álcool/gasolina. Uso do etanol para bio-diesel.
Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica
do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003
Tópicos Importantes para Pesquisa
 Produção de etanol por hidrólise de
lignocelulósicos;
 Rotas mais conhecidas hidrólise ácida e enzimática;
 EUA estão investindo significativamente neste tipo
de tecnologia;
 Brasil também apresenta pesquisas nesta área;
 Biorefinarias “substituindo” refinarias de petróleo
(alguns autores citam tal fato).
Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica
do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003
Aspectos Ambientais e Sociais
 Redução nas emissões de CO2 (quase 20% todo
Brasil), aditivos à base de Pb, reduções em SOX e
particulados, CO;
 O uso de fertilizantes minerais é menor que nas
culturas de milho e soja; O uso de pesticidas e
herbicidas é relativamente baixo, mesmo em função
dos programas de controle biológico;
 Geração de empregos é um ponto forte (cerca de
1,5 milhões diretos e indiretos). Há fortes
diferenças regionais.
Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica
do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003
Etanol: Fermentação
CADEIA ENERGÉTICA
Distribuição: Brasil
Fonte: CUNHA, Fernando. A Logística Atual de Transporte das Distribuidoras e a
Infra-estrutura para Exportação de Álcool. Seminário BNDES, Ago./2003.
Distribuição: Brasil
 Maior parte do etanol produzido no Brasil é consumido no
setor de transportes. A seguir algumas alternativas de
distribuição;
Fonte: CUNHA, Fernando. A Logística Atual de Transporte das Distribuidoras e a
Infra-estrutura para Exportação de Álcool. Seminário BNDES, Ago./2003.
Consumo Final
MERCADO DO ÁLCOOL NO BRASIL
18.000.000
EXPORTAÇÃO
16.000.000
PRODUÇÃO
CONSUMO
14.000.000
Volume [m3]
 Mercado Brasileiro
de Álcool:
Produção,
Exportação e
Consumo entre
1996-2005
12.000.000
10.000.000
8.000.000
6.000.000
4.000.000
2.000.000
Tempo [Ano]
Fonte: (SECEX - Secretaria de Comércio Exterior)
20
02
20
01
20
00
19
99
19
98
19
97
19
96
0