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2007 (/DESTAQUES/2007.HTM) 1 COMENTÁRIO BiodieselBR.com ● 10 Mar 2008 ● 16:03h Biocombustíveis - Da primeira a quarta geração A confluência de desenvolvimentos em botânica e biotecnologia, em captura de carbono, técnicas de armazenamento eem métodos inovadores de bioconversão torna possível começar a imaginar uma “quarta geração” de biocombustíveis esistemas de bioenergia. Os primeiros passos para tais combustíveis já estão sendo dados. As grandes organizações de pesquisas acham que a longo prazo existe vasto potencial para produzir bioenergiasustentável. Os cientistas que trabalham para o Bioenergy Task 40 da IEA (Agência Internacional de Energia) colocamesse potencial em cerca de 1300 Exajoules até 2050 (atualmente o uso global de combustível fóssil é de aproximadamente380Ej ao ano). Esta biomassa potencial está explicitamente baseada no cenário “sem desmatamento” e no fato de que todanecessidade de alimentos, fibras e ração de populações crescentes e animais deve ser suprida antes. Depois de levar estesrequisitos em conta, os pesquisadores encontram vasto potencial especialmente na África (320Ej) e América Latina(220Ej). Em resumo, não existirá nenhuma escassez do recurso natural primário – biomassa – necessário para fazer atransição para um futuro pós-petróleo e com pouco carbono. Estes cenários otimistas não levam em conta inovações potenciais em biotecnologia, como, por exemplo, um projeto dealto rendimento de colheitas de energia dedicadas. Mas os desenvolvimentos neste campo estão evoluindo muitorapidamente: plantas com elevada biomassa, árvores com maior capacidade de armazenamento de carbono, plantas paraenergia resistentes a seca, espécies de gramínea que superam o importante problema de terras ácidas e novas plantascom propriedades particulares conformadas a um processo específico de bioconversão (por exemplo árvores de baixalignina e milho com enzimas embutidas para conversão rápida), são alguns dos estudos bem encaminhados. A combinação de tais colheitas com técnicas de bioconversão avançadas que permitem a captura e armazenamento degás carbônico torna possível produzir uma “quarta geração” de combustíveis e energia ultra-limpos e carbono-negativos. Vamos examinar como as diferentes gerações se sucedem. Biocombustíveis de primeira geração são conhecidos por seusmúltiplos problemas: quando feitos de grãos como milho ou canola, eles têm um impacto negativo nos preços dealimentos (não é o caso da cana-de-açúcar) e quando baseados numa colheita como óleo da palma eles ameaçam abiodiversidade; seu balanço de carbono é ruim porque eles não reduzem muito os principais gases do efeito estufa ouporque técnicas de agricultura convencional (que, por exemplo, liberam óxido nitroso) atrapalham a redução total (este,novamente não é o caso do etanol de cana-de-açúcar); seu balanço energético global também não é grande (algunsconsideram que para o etanol de milho pode até ser negativo; para a cana-de-açúcar, o balanço permanece bom).Finalmente, estes biocombustíveis de primeira geração dependem de tecnologias de conversão relativamente ineficientes, como fermentação por variedades de levedura convencional ou de transesterificação por catalisadores debase alcalina. 2ª Geração Combustíveis de segunda geração envolvem uma mudança na bioconversão e livram-se do aparente dilema combustívelversus alimentos. Em vez de só usar açúcares facilmente extraíveis, amidos ou óleos como na geração anterior, a segundageração permite o uso de todas as formas de biomassa lignocelulósica. Espécies da grama, árvores, resíduos agrícolas eindustriais podem ser convertidos via dois principais caminhos: uma rota bioquímica ou uma termoquímica. A primeiraconta com enzimas e/ou microorganismos dedicados que podem quebrar celulose e lignina para obter os açúcarescontidos na biomassa. Este caminho produz “etanol celulósico”. Microorganismos semelhantes (modificadosgeneticamente) também podem transformar biomassa em combustíveis gasosos como biogás e biohidrogênio, por meiode um processo conhecido como digestão anaeróbica. As inovações em biologia sintética podem produzir organismosbiológicos artificiais que realizam estas tarefas em uma maneira altamente eficiente. A rota termoquímica converte a biomassa através de processos como gasificação e pirólise rápida. A gasificação permite aprodução de biocombustíveis sintéticos muito limpos, que podem ser liquefeitos, este caminho é conhecido como“biomassa-para-líquidos” (BTL – biomass-to-liquids ). O uso de energia continua intenso, mas a integração de processospromete um aumento de eficiência. Na pirólise rápida, a biomassa é rapidamente aquecida (450-600°C) na ausência de arpara render um tipo de óleo combustível pesado - bio-óleo ou óleo de pirólise - que pode ser refinado em várioscombustíveis ou usado como tal. Alternativamente o bio-óleo e seu resíduo (carvão) podem ser tratados como umamatéria-prima para produção de combustível BTL. Os biocombustíveis sintéticos e etanol celulósico têm um balanço de carbono excelente e podem reduzir emissões de gáscarbônico em até 90% quando comparados aos combustíveis de petróleo. Além disso, eles são ultra-limpos e reduzem asemissões dos outros poluidores importantes (NOx, SOx). O potencial dos combustíveis baseados em conversão bioquímicas e termoquímica de biomassa é grande. O World EnergyCouncil estimou recentemente que estes combustíveis podem repor aproximadamente 40 por cento de todos oscombustíveis de transporte baseados em petróleo, até 2050. O IEA Bioenergia Task 40 vê um potencial maior (até 260 Ejaté 2050, o que resultaria numa reposição de todos os petro-combustíveis para transporte.) 3ª Geração Considerando que a segunda geração intervém no passo de bioconversão, a terceira geração de biocombustíveis ébaseada em avanços feitos na fonte - a produção de biomassa. Esta geração aproveita-se de novas colheitas de energiaespecialmente projetadas. Há progresso significante a ser feito neste respeito. Avanços recentes em biologia de planta, oaparecimento de técnicas de procriação rápida e extremamente eficiente (procriação molecular), os rápidos avanços nocampo da genômica, e design clássico de colheitas transgênicas promete resultar em plantas com propriedades que astornam mais apropriadas para a conversão em bioprodutos. Grandes iniciativas e organizações de pesquisas, como oJoint Genome Institute (JGI-DoE), devem contribuir. Alguns do principais cientistas de biotecnologia do mundo, inclusiveNorman Bolaug, Craig Venter e Marc Van Montagu estão envolvidos. Os exemplos recentes oferecem uma amostra do que nós podemos esperar no futuro próximo. Recentemente, árvores deeucalipto criadas com baixo conteúdo de lignina que permitem uma conversão mais fácil em etanol celulósico. Plantações com teor de açúcar mais alto (sorgo doce) que prosperam em condições mais áridas foram desenvolvidas eestão sendo testadas com a produção de etanol em mente. Ainda quanto ao sorgo, cientistas na Estação de ExperiênciaAgrícola da Universidade do Texas A&M (TAES) estão criando um sorgo resistente à seca que pode render entre 37 e 50toneladas de biomassa seca por hectare (15 a 20 de toneladas por acre). Em um caso especial, pesquisadores criaram uma colheita de milho que já contém as enzimas necessárias para convertersua biomassa em combustíveis. Este é um exemplo de colheitas de terceira geração radicais. Os cientistas contam com ocampo emergente da biologia sintética para descobrir os princípios necessários para permitir o design de plantações.Quanto a isso, a personalidade mais conhecida no campo de biologia sintética e genômica, Craig Venter, foi parceiro doAsiatic Center for Genome Technology para seqüenciar o genoma da palma, que levará a uma colheita mais adequada àindústria de biocombustíveis. Norman Borlaug está seqüenciando a cassava, uma planta já usada para biocombustíveiseficientes de primeira geração, mas que pode ser melhorada, aumentando seu conteúdo de amido. Finalmente, no que deve ser visto como uma inovação importante, cientistas tiveram sucesso ao superar o problema deterras ácidas projetando uma planta (sorgo) que pode crescer em tal ambiente. Metade das terras do mundo são ácidas, amaior parte nas regiões trópicas e sub-trópicas. Esta planta e outras semelhantes prometem tornar disponível umagrande parte do mundo considerada anteriormente problemática para a agricultura. Isto é só um pequeno resumo do potencial das novas técnicas de procriação, engenharia e de seqüenciamento que estãocada vez mais sendo utilizadas em plantações. Note que nem todas são transgênicas. As técnicas de procriação molecularsimplesmente tornam mais fácil selecionar colheitas robustas e permitir seu lançamento em uma questão de meses, aoinvés de anos. Estes desenvolvimentos estão sendo replicados no projeto de plantações para alimentos. Se ambos os setores (plantaçõesde alimentos e combustíveis) continuarem a produzir inovações, cada vez menos terra será exigida para produziralimentos e energia. Isto pode aumentar as estimativas iniciais do potencial de longo prazo da biomassa, porque estasprojeções não levaram em conta os avanços em agronomia e biotecnologia. O uso de tais colheitas de energia dedicadas faz um impacto no carbono e no balanço energético. Com rendimentos maisaltos e mais fácil bioconversão, menos energia é necessária para plantar, colher e transformar uma dada quantia debiomassa. 4ª Geração Um desenvolvimento particular em biologia da planta deve ser mencionado, porque ele nos leva diretamente à “quartageração” de biocombustíveis. Duas equipes de cientistas anunciaram recentemente que eles obtiveram sucesso comárvores modificadas que armazenam significativamente mais gás carbônico que suas congêneres comuns. O feito foialcançado com eucalipto. Em sistemas de produção de quarta geração, as fontes de biomassa são vistas como eficientes máquinas captadoras decarbono que retiram CO2 da atmosfera e o armazenam em seus galhos, troncos e folhas. A biomassa rica em carbono éentão convertida em combustível e gases por meio de técnicas de segunda geração. Crucialmente, antes, durante oudepois do processo de bioconversão, o dióxido de carbono é capturado, utilizando os assim chamados processos de pré-combustão, oxicombustível ou pós-combustão. O gás estufa é então geoseqüestrado - armazenado em campos de óleo egás exauridos, em veios de carvão não-mineráveis ou em aqüíferos salinos, onde ele ficará bloqueado por centenas,possivelmente milhares de anos. Os combustíveis e gases resultantes não são só renováveis, eles também são eficazmente carbono-negativo. Só autilização de biomassa permite a produção de energia carbono-negativa. Todos as outras energias renováveis (eólica,solar, etc) são carbono-neutro na melhor das hipóteses, carbono-positivo na prática. Biocombustíveis de quarta geração,ao invés, retiram emissões históricas de CO2 da atmosfera. Eles são ferramentas para limpar nosso passado poluído. De acordo com os cientistas que olham para este conceito de “bio-energia com armazenamento de carbono” (BECS) dentrodo contexto de uma estratégia para conter a “mudança climática abrupta”, estes sistemas, se aplicados em escala global,podem nos levar a níveis pré-industriais de CO2 atmosférico. O conceito seria mais eficiente que técnicas limitadas avarrer CO2 da atmosfera sem atacar a fonte do problema: a combustão de combustíveis fósseis. BECS intervém na fonte erepõe combustíveis fósseis com biomassa renovável - os sistemas varrem CO2 da atmosfera e ao mesmo tempo entregamenergia limpa. Como tal, eles são vistos como um dos únicos métodos de geo-engenharia de baixo risco que podem nosajudar a lidar com a mudança climática sem diminuir as atividades de nossas sociedades. O fato de que plantas de crescimento rápido e de alto rendimento estão sendo projetadas para seqüestrarem mais gáscarbônico, torna a promessa dos biocombustíveis e bioenergia carbono-negativos até mais interessantes. Concluindo, as tecnologias de biocombustíveis estão evoluindo rapidamente. Elas receberam alguma cobertura ruim damídia porque a produção atual é dominada por técnicas ineficientes de primeira geração que mostram pressões emmercados de alimentos e apresentam problemas ambientais. Mas uma combinação de biologia, técnicas de captura decarbono e processos inovativos de bioconversão deve abrir uma era de combustíveis que não só serão abundantes,altamente eficientes e limpos, mas também a maior arma na luta contra a mudança climática. Biocombustíveis de quartageração carbono-negativos são realmente máquinas que retiram CO2 da atmosfera. Eles limpam nosso passado sujo. Fonte: iop ct Tradução e adaptação: BiodieselBR.com (http://www.biodieselbr.com/#) COMPARTILHAR VEJA MAIS:
