O PAPEL DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA NA EVOLUÇÃO DA CULTURA DA CANA NO BRASIL José Roberto Postali...
Transcript of O PAPEL DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA NA EVOLUÇÃO DA CULTURA DA CANA NO BRASIL José Roberto Postali...
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