O PAPEL DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA NA

EVOLUÇÃO DA CULTURA DA CANA NO BRASIL

José Roberto Postali ParraEsalq/USP

novembro de 2005

BRASIL

6 milhões de hectares com cana-de-açúcar

lidera o “ranking” mundial de produção e exportação do setor

Modernas plantas de usinas de açúcar e de destilarias de álcool

liderança mundial hoje e nas próximas décadas

BRASIL

POR QUEeste horizonte promissor ?

RODRIGUES (2005)

Condições climáticas, disponibilidade de terra, produtividade dos canaviais e emprego de tecnologias de ponta nas lavouras e na indústria sucroalcooleira;

Decisão da OMC (Organização Mundial do Comércio) de condenar a UE (União Européia) pelos subsídios concedidos à produção e à reexportação do açúcar;

Aumento da demanda mundial por agroenergia, especialmente o álcool.

1

2

3

DEMANDAdos próximos 10 anos

aumento de 40 milhões de toneladas

aumento de 80 bilhões de litros

91

149

350

303

263

1975 1980 1990 1995 2003Fonte: UNICA – União da Indústria Canavieira do Estado de São Paulo

383

440

BRASIL(1

.000

.000

t)

produção de cana-de-açúcar e marcos históricos

PROÁLCOOLCarros a Álcool

Início da desregulamentação

do setor

Fim da regula-

mentação no setor

1999

Carros FLEX

Exportações de álcool

carburante

2004 2005

A competitividade do Brasil no mercado

internacional de açúcar e álcool é devida, em

grande parte, ao baixo custo de produção da

cana-de-açúcar.O custo de produção da

cana necessária para produzir um metro cúbico

de álcool combustível é de aproximadamente US$80,

representando

aproximadamente 1/3 do custo de produção de milho e beterraba açucareira para produzir o mesmo volume

de álcool.

PRODUÇÃO DE AÇÚCAR NO MUNDO

UE - 19,9

Índia - 15,9

Tailândia - 6,8

China - 10,6

Cuba - 2,3

Brasil - 27,0

Fonte: USDA

EUA - 7,8

2004/2005

(1.0

00.0

00 t

)

US$/tBrasilEstado de São PauloRegião Centro-SulRegião Norte- Nordeste

165180210

Mundo (média)CanaBeterraba

320612

Maiores exportadores (média)Cana (Brasil inclusive)

BeterrabaHFCS (Hight Fructose Corn Syrup)

268565309

Fonte: UNICA/LMC International, in Carvalho, 2001.

Custo de Produção de Açúcar

A COMPETITIVIDADE BRASILEIRA NO MERCADO DO AÇÚCAR

BRASIL

12,65 13,6614,88

17,9419,39

16,25

19,22

22,5724,82

2004

/200

5

1995

/199

6

1996

/199

7

1997

/199

8

1998

/199

9

1999

/200

0

2000

/200

1

2001

/200

2

2002

/200

3

2003

/200

4

Fonte: UNICA

26,52

Previsão 2005/2006: pelo

menos 1.000.000 t a mais

produção de açúcar(1

.000

.000

t)

1996 5,42

1997 6,38

1998 8,37

1999 12,12

2000 6,51

2001 11,17

2002 13,37

2003

2004

12,91

15,76

Fonte: SECEX – Secretaria de Comércio Internacional - BRASIL

BRASILexportação de açúcar

(1.0

00.0

00 t

)

Fonte: UNICA

0

10

20

30

40

50

60

70

93/9

494

/95

95/9

696

/97

97/9

8

98/9

999

/00

00/0

101

/02

02/0

303

/04

Exportação de açúcar/ produção de açúcar (%)

Resto do mundo

53%

BRASIL36%

UE11%

2004/05MERCADO INTERNACIONAL DE AÇÚCAR

Brasil

12,5914,37

15,413,87

13,02

10,59 11,5412,62

14,72

2004/2005

1995/1996

1996/1997

1997/1998

1998/1999

1999/2000

2000/2001

2001/2002

2002/2003

2003/2004

Fonte: UNICA

1.00

0.00

0 m

3

15,28

Previsão 2005/06: 17 milhões de m3

BRASILprodução de álcool

1998 116.68

1999 407.22

2000 227.26

2001 345.67

2002 759.02

2003

2004

757.37

2.400.000

Fonte: SECEX – Secretaria de Comércio Internacional - BRASIL

BRASILexportação de etanol

1.00

0.00

0 m

3

DATAGRO: 2005

BRASILprodução de cana-de-açúcar

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

CA

NA

-DE

-AÇ

ÚC

AR

(mil

hõ

es d

e to

n)

DATAGRO: 2005

PRODUÇÃO DE ETANOL E AÇÚCAR

ETANOL AÇÚCAR

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

ET

AN

OL

(m

ilhõ

es d

e M

3)

0

5

10

15

20

25

30

AÇ

ÚC

AR

(m

ilhõ

es d

e to

n)

Território nacional ~ 850,00 Total de área agricultável 320,00 Área cultivada – todas as culturas 60,40 com cana-de-açúcar 5,34 para álcool 2,66

Fonte: Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

CAPACIDADE DE EXPANDIRa produção

milhões de hectares

PRODUÇÃO DE ETANOLimpacto no Brasil

Economia

141

bilhões de dólares

com óleo importado e

juros

141

bilhões de dólares

com óleo importado e

juros

Emprego

70.000 agricultores

395 destilarias

1 milhão de pessoas

70.000 agricultores

395 destilarias

1 milhão de pessoas

Ambiente

16 milhõesde carros

movidos com gasolina e 25%

etanol

16 milhõesde carros

movidos com gasolina e 25%

etanol

2,0 milhões com álcool hidratado2,0 milhões com álcool hidratado

0,5 milhões flex-fuel

0,5 milhões flex-fuel

MERCADO POTENCIALde álcool carburante

Outros países também deverão adotar programas Austrália, México, Canadá e Colômbia

Todos esses 31 bilhões de litros poderiam ser

supridos dobrando-se a área cultivada com cana

no Brasil, com a tecnologia atual.

Todos esses 31 bilhões de litros poderiam ser

supridos dobrando-se a área cultivada com cana

no Brasil, com a tecnologia atual.

NOVAS PLANTAS INDUSTRIAIS(aproximadamente 50)

novos projetos

AUMENTO DO USO DE ETANOLno mundo

Produção de álcool no mundo - 36 bilhões de litros - 60% destinam-se ao uso de combustível - Brasil e Estados Unidos são os principais produtores e consumidores.

Conscientização para o combate às substâncias responsáveis pelo efeito estufa e à poluição local que resultou em substituição do MTBE como aditivo da gasolina em regiões específicas (Ex: Califórnia);

Diminuição das reservas de petróleo (aumento de preços);

Incremento da atividade agrícola, que permite criação de emprego.

O mercado mundial possui enorme capacidade de expansão em função de:

gerando ganhos em produtividade agrícola e

industrial

gerando ganhos em produtividade agrícola e

industrial

CANA-DE-AÇÚCARganhos em produtividade (Centro-Sul)

Fonte: Amorim e Lopes - 2005

(em t/ hectare - média de cortes economicamente viáveis)

1977

53

2003

80

CANA-DE-AÇÚCARporcentagem de açúcar (Centro-Sul)

Fonte: Amorim e Lopes - 2005

1977

9,5%

2003

14%

AUMENTO DA PRODUTIVIDADEno campo

desenvolvimento de novas variedades de cana;

controle de pragas (controle biológico) e doenças;

um melhor manejo do solo;

sistema de colheita adequado;

uso de insumos modernos.

Foi decorrente de diversos fatores, podendo-se citar:

MELHORAMENTO GENÉTICO

Busca-se com os programas de melhoramentos genéticos atuais gerar variedades mais produtivas, sem aumentar o uso de insumos, de forma a reduzir os custos de produção. Estima-se que cada variedade nova deva representar um aumento de produtividade de 10 a 15% em relação à cultivar substituída. O objetivo é garantir a sustentabilidade do Brasil no comércio internacional de derivados da cana-de-açúcar.

Objetivo: identificar 50 mil genes da cana em busca de Objetivo: identificar 50 mil genes da cana em busca de variedades mais produtivas e que assegurem maior variedades mais produtivas e que assegurem maior rentabilidade.rentabilidade.

Objetivo: identificar 50 mil genes da cana em busca de Objetivo: identificar 50 mil genes da cana em busca de variedades mais produtivas e que assegurem maior variedades mais produtivas e que assegurem maior rentabilidade.rentabilidade.

Programas de melhoramento genético (CTC e Programas de melhoramento genético (CTC e Fapesp) - Fapesp) - GENOMA DA CANAGENOMA DA CANA

Programas de melhoramento genético (CTC e Programas de melhoramento genético (CTC e Fapesp) - Fapesp) - GENOMA DA CANAGENOMA DA CANA

CONTROLE BIOLÓGICODiatraea saccharalis(broca-da-cana)

Perdas de US$ 100 milhões/ano (São Paulo)Perdas de US$ 100 milhões/ano (São Paulo)

Introdução e liberação de Cotesia flavipes em 1974

Perdas de US$ 20 milhões/ano (São Paulo)Perdas de US$ 20 milhões/ano (São Paulo)

Produção em laboratórios de usinas

Dietas artificiais

300.000 ha/ano

Um dos grandes programas de

controle biológico do mundo

Um dos grandes programas de

controle biológico do mundo

Um dos grandes méritos do projeto é que aumentou a área plantada e que as variedades,

hoje, são mais ricas em sacarose.

PROBLEMA RECENTEcigarrinha-da-raiz

(Mahanarva fimbriolata)

Metarhizium anisopliae

Nordeste - desde a década de 1970 contra Mahanarva posticata (cigarrinha-das-folhas)

Sphenophorus levis

Beauveria spp.

M. anisopliae

RENDIMENTO INDUSTRIALdas fábricas brasileiras

extração de açúcar da cana

1977

Fonte: Amorim e Lopes - 2005

88%

2003

95-98%

Ganhos de até 17% no rendimento da fermentação no período.

Rendimento da fermentaçãoRendimento da fermentação 75 - 80%75 - 80% 90 - 92%90 - 92%

19771977 20052005ParâmetrosParâmetros

Nível de bactérias no vinhoNível de bactérias no vinho 108-109/mL108-109/mL

Tempo de fermentaçãoTempo de fermentação 18 - 22 h18 - 22 h 6 - 10 h6 - 10 h

Recirculação de fermentoRecirculação de fermento ~70%~70% >90%>90%

105-106/mL105-106/mL

Rendimento da destilaçãoRendimento da destilação 95%95% >99%>99%

Teor de fermento no vinhoTeor de fermento no vinho 4-6%4-6% 8-17%8-17%

EVOLUÇÃO DA FERMENTAÇÃOindustrial

ESTOCAGEM DE CANA

ESTOCAGEM DE CANA

IDENTIFICAÇÃO DE LEVEDURAScomo era feita há 20 anoscomo era feita há 20 anos

Morfologia das células e colônias;

Características bioquímicas e fisiológicas;

Classificação de espécies mas não de linhagens.

IDENTIFICAÇÃO DE LEVEDURAScomo é feito hojecomo é feito hoje

Cariotipagem: análise do DNA cromossômico das leveduras.

Cada linhagem possui um padrão único de cromossomos (como um código de barras).

EFICIÊNCIA DAS LEVEDURASselecionadas

PARÂMETROS*LEVEDURAS

PE-2 VR-1 CAT-1 PAN**

RENDIMENTO (%) 91,0 90,5 91,2 88,1

GLICEROL (%) 3,38 3,20 3,54 4,70

TREALOSE (%) 9,5 10,6 10,3 6,0

VIABILIDADE FINAL (%) 94 95 97 61

* média de 6 ciclos fermentativos;** levedura de panificação.

O uso de técnicas modernas na avaliação do desempenho da fermentação e da destilação quantificando o volume de álcool (avaliação do rendimento do álcool) pode ser citado como exemplo de iniciativa que visa redução de perdas. A automatização do processo, com equipamentos que controlam temperatura e pressão, ajudam na obtenção de resultados satisfatórios.

Síntese de ganhos nos setores agrícolas

e industrial

Síntese de ganhos nos setores agrícolas

e industrial

ÁLCOOLganhos em produtividade (Centro-Sul)

litr

os/

ha

4.200

5.300

6.550

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000

6.500

7.000

1980 1986/1988 2004

Fonte: UNICA

gerando subprodutos com valor econômico e

ambiental

gerando subprodutos com valor econômico e

ambiental

Aproveitamento de resíduos que passaram à categoria de

valiosos insumos

como combustível

ENERGIAproveniente de biomassa de cana-de-açúcar

(MW)

Eletricidade usada atualmente no processo de fabricação de açúcar e etanol

Produção excedente atual vendida para o sistema elétrico

Potencial de curto prazo – tecnologia atual

Potencial de longo prazo. Novas tecnologias e aumento da produção de cana

Fonte: Aneel/Unica

GERAÇÃO DE ENERGIAatravés do bagaço

Uma tonelada de cana gera cerca de 140 kg de bagaço, dos quais 90% são usados na produção de energia.

A co-geração de energia utilizando bagaço coincide com o período de seca quando os reservatórios das usinas hidrelétricas estão em níveis baixos e, dessa forma, possui importante caráter complementar.

Uma tonelada de cana gera cerca de 140 kg de bagaço, dos quais 90% são usados na produção de energia.

A co-geração de energia utilizando bagaço coincide com o período de seca quando os reservatórios das usinas hidrelétricas estão em níveis baixos e, dessa forma, possui importante caráter complementar.

APROVEITAMENTO DE RESÍDUOSque passaram à categoria de valiosos insumos

Vinhaça e torta de filtro como fertilizantes

Uma tonelada de cana moída gera aproximadamente 1.000 litros de vinhaça, produto que é valorizado como um fertilizante por causa de seu nível de potássio.

A produção média de torta de filtro, produto rico em fósforo, é de 30 kg/t.

Outros resíduos hoje aproveitados são: dextrana, xantan, sorbitol, glicerol, cera refinada de torta, antifúngicos, etc.

VINHAÇA E TORTA DE FILTRO

Uma tonelada de cana moída gera proximadamente um metro cúbico de vinhaça (12 vezes o volume de álcool produzido em uma destilaria autônoma que é de 85 a 90 litros). No caso da fabricação do açúcar, o volume resultante é um pouco menor.

“100 metros cúbicos de vinhaça por hectare fornece 125 quilograma de K2O que de outra forma seria comprado por US$ 75,00 para cada hectare. Entretanto, o volume de vinhaça que pode ser aplicado nas plantações varia de lugar para lugar; em regiões com água subterrânea próxima à superfície, por exemplo, muito menos vinhaça pode ser aplicada com segurança total (Zandbergen, 1993)”.

Plástico biodegradável – o PHB (polihidroxibutirato) é produzido pela bactéria Burkholderia sacchari (isolada em solo de plantação de cana) e sintetizado a partir do açúcar.

Bagaço hidrolizado para alimentação animal, papéis, fármacos e produtos com grande número de aplicações na indústria química e farmacêutica (Ex: furfurol usado na síntese de compostos orgânicos).

No meio ambiente o plástico demora de seis meses a um

ano para se decompor, transformando-se em gás

carbônico, hidrogênio e água.

(produzido a partir de açúcar e bagaço – 1 kg de plástico é produzido com 3kg de açúcar

e 17,1 kg de bagaço).

Melaço pode gerar, além do álcool, a levedura, o mel, ácidos cítrico e lático e glutamato monossódico.

Melaço pode gerar, além do álcool, a levedura, o mel, ácidos cítrico e lático e glutamato monossódico.

A partir do etanol desenvolve-se a alcoolquímica – as várias alternativas de transformações incluem o polietileno, o estireno, cetona, acetoaldeído, o poliestireno, ácido acético, éster, acetona etc. Se destina à fabricação de fibras sintéticas, pinturas, vernizes, vasilhames, tubos, solventes, plastificantes etc.

A partir do etanol desenvolve-se a alcoolquímica – as várias alternativas de transformações incluem o polietileno, o estireno, cetona, acetoaldeído, o poliestireno, ácido acético, éster, acetona etc. Se destina à fabricação de fibras sintéticas, pinturas, vernizes, vasilhames, tubos, solventes, plastificantes etc.

Prevê-se que uma mesma área de plantio de cana-de-açúcar deverá proporcionar daqui a alguns anos um aumento médio de 87% no

rendimento industrial na produção do álcool (hidrólise rápida).

BAGAÇO E PALHAna produção de álcool

Dedini Hidrólise Rápida

Permite que o bagaço seja utilizado na fabricação do álcool e a palha na geração de energia. O DHR foi criado há 10 anos – uma planta semi-industrial está em funcionamento desde 2003 na Usina São Luiz pertencente ao Grupo Dedini em Pirassununga.

no gerenciamento da produção e

comercialização

no gerenciamento da produção e

comercialização

Sistema operacional de previsão e acompanhamento das safras canavieiras

utilizando os recentes avanços das geotecnologias como imagens de sensoriamento

remoto e Sistema de Informações Geográficas (GPS), entre outros.

Ex: CANASAT - parceria INPE/UNICA/ESALQ.

Desenvolvimento de modelos matemáticos de otimização e programas computacionais para gerenciar as atividades de produção e escoamento dos produtos (logística).

Desenvolvimento de modelos matemáticos de otimização e programas computacionais para gerenciar as atividades de produção e escoamento dos produtos (logística).

Controle de qualidade e criação de rede de laboratórios aptos a se inserirem no processo de avaliação de conformidade, visando evitar barreiras técnicas no âmbito do mercado internacional.

Controle de qualidade e criação de rede de laboratórios aptos a se inserirem no processo de avaliação de conformidade, visando evitar barreiras técnicas no âmbito do mercado internacional.

O desafio é obter novos ganhos em produtividade no campo e na

indústria para garantir a sustentabilidade brasileira no

cenário internacional.

Fim