Excesso de espuma no processo de fermentação do etanol de cana pode parar a indústria
09-05-2024
Mas com o uso de antiespumantes e dispersantes de alta qualidade, é possível reduzir a formação de espuma, aumentar a produtividade, descarbonizar o processo e trazer ganhos para o setor
A formação de espuma é um processo natural na produção de etanol de cana-de-açúcar. Durante a fermentação, as leveduras consomem os açúcares da matéria-prima e, como subproduto, emitem CO2. Por ocorrer em grande velocidade e quantidade, essa emissão resulta em uma espuma formada e estabilizada devido à presença de alguns elementos, que vão desde aminoácidos, proteínas, polissacarídeos, amido, contaminações biológicas até a própria composição da parede celular da levedura.
O fato de ser natural, não significa que seja benéfico, pelo contrário, a formação de espuma durante o processo fermentativo do etanol ocasiona, em média, a inutilização de grande parte da capacidade da dorna.
Marcia Mutton, Professora titular do Departamento de Tecnologia da FCAV-Unesp de Jaboticabal, SP, explica que além da significativa redução dos volumes das dornas de fermentação e tanques de açúcar líquido, a formação de espuma gera perdas de material (fermentação e açúcar líquido) e dificulta a condução da operação, por exemplo: no transporte de açúcar líquido. Já na seção de evaporação e cristalização, a espuma espessa diminui a velocidade de evaporação e cristalização da água, aumenta o consumo de energia e afeta os benefícios econômicos da fábrica de açúcar, o rendimento, a eficiência de produção e a qualidade do produto final.
Danilo Sidrão, especialista técnico na aplicação e desenvolvimento do segmento de bioetanol da Dow - empresa química norte-americana com atuação em 31 países, com 125 anos de existência e com fábrica no Brasil desde a década de 1970 -, salienta que a espuma pode até mesmo parar o processo de fermentação e, com isso, a indústria. "Se a formação de espuma não for controlada, a fermentação será interrompida e será necessário parar a usina. Isso ocorre devido ao transbordamento de espuma das dornas. Embora as unidades modernas possuam dornas com capacidade superior a 1 milhão de litros, muitas instalações têm dornas menores, tornando crucial reduzir o volume de espuma para maximizar o espaço de tanque disponível para operações."
Segundo a professora Márcia, existem várias estratégias para controlar a formação de espuma no processo fermentativo. Algumas delas são:
- Controle de temperatura
- Uso de antiespumantes
- Controle do pH
- Controle da concentração de oxigênio
- Controle da agitação
No entanto, observa Márcia, métodos físicos e químicos - uso de antiespumantes e dispersantes - para o controle da espuma são os mais convencionais e amplamente empregados. O antiespumante é um componente usado para obter a desestabilização da espuma, que ocorre durante muitos dos processos de emulsão industrial ou mesmo na aplicação de um produto acabado. “A escolha do antiespumante mais adequado para um determinado processo industrial depende de vários fatores, tais como o tipo de espuma produzida, a temperatura e o pH do meio, a presença de outras substâncias químicas e outras variáveis específicas do processo”, observa a professora.
O USO DE PRODUTOS INOVADORES E DE ALTA QUALIDADE NÃO SÓ REDUZ A FORMAÇÃO DE ESPUMA, MAS PROPORCIONA OUTROS BENEFÍCIOS SIGNIFICATIVOS
Diminuição do nível de espuma com o uso de FLUENT-CANE™
Crédito: Divulgação Dow
Com o uso de soluções adequadas de controle, o volume de espuma nas dornas é reduzido em até 20%, o que permite uma produção extra anula em torno de 6,2 bilhões de litros do biocombustível pelo setor.
Porém, com o uso de tecnologias inovadoras e com maior qualidade é possível reduzir ainda mais o volume de espuma, além de obter outras vantagens. É o que salienta Henrique Alves, gerente de Marketing da Dow na América Latina.
A Dow não fornece o produto final, mas componentes químicos específicos para as formulações finais para o mercado agroindustrial. Que no caso da redução de volume de espuma na produção de bioetanol da cana são os antiespumantes e dispersantes. “” Esta é a nossa abordagem operacional. Fornecemos matéria-prima a um cliente para a formulação final, sendo essa matéria-prima o elemento central e ativo da formulação, essencial para o controle da espuma durante o processo fermentativo da cana”, explica Henrique.
O Gerente de Marketing conta que, há 40 anos a Dow opera nesse mercado e desenvolveu, aqui no Brasil, matérias-primas para atender o setor bioenergético. Trata-se da linha FLUENT-CANE™, especialmente direcionada para o controle de espuma durante o processo de fermentação alcóolica de cana-de-açúcar, oferecendo maior segurança, produtividade na dorna e qualidade na formulação final. A solução age de duas formas: (1) preventiva, conhecida no mercado como dispersante, cuja função é evitar a formação da espuma; e (2) reativa: conhecida como antiespumante, cuja função é eliminar a espuma formada e prevenir sua nova formação.
Segundo Henrique, os sistemas de controle de espuma baseados na linha FLUENT-CANE™ demonstram um desempenho excepcional na supressão e na eliminação da espuma, possibilitando uma otimização do volume útil da dorna entre 10% e 50%. Esse aprimoramento contribui para uma maior eficiência no processo fermentativo, essencial para a produção de bioetanol. “Quando utilizados em conjunto, dispersantes e antiespumantes da linha FLUENT-CANE™ apresentam efeito sinérgico que pode reduzir o consumo de químicos no controle de espuma em dornas de fermentação alcóolica”.
“Esa tecnologia se tornou um símbolo do mercado nos últimos 40 anos, sendo desenvolvida e fabricada no Brasil com foco nas necessidades específicas do país. Além de melhorar a eficiência da dorna, agilizar a logística de entrega e exigir menos recursos, ela assegura a continuidade da produção de bioetanol sem comprometer o desempenho do produto”, salienta Danilo Sidrão.
Outro ponto destacado por Danilo é o fato de a Dow ser um dos principais fabricantes de copolímeros à base de óxido de etileno e propileno, matérias-primas fundamentais para o FLUENT-CANE™. A Dow se destaca como uma das poucas empresas químicas com produção local em larga escala desses insumos. O profissional ressalta que essa linha de produtos foi desenvolvida especificamente para o processo de produção de etanol a partir da cana-de-açúcar. "No caso da fermentação do etanol de milho, a situação é diferente. O milho, por si só, possui uma quantidade significativa de óleo, o que controla naturalmente a formação de espuma na dorna. Embora haja outros desafios na fermentação do milho, a formação de espuma não é um deles", explica ele.
AS PRINCIPAIS VANTAGENS DO FLUENT-CANE™
Henrique Alves, gerente de Marketing da Dow, elenca as principais vantagens da linha FLUENT-CANE™. “A primeira, definitivamente, é o fato de ser desenvolvido localmente para o mercado brasileiro. Apesar da Dow ser uma empresa norte-americana, os produtos não são importados, são desenvolvidos em nosso centro de pesquisa aqui no Brasil, 100% focados no mercado bioenergético. Outra grande vantagem é a nossa produção local, o que garante rápido abastecimento. E a terceira vantagem de nosso produto é a qualidade que é marca indiscutível dos produtos Dow.”
Para a Dow, tradição é sinônimo de inovação, ressalta Henrique. “Isso porque, enquanto se mantém fiel à fórmula, acompanha a evolução do mundo para torná-la cada vez melhor e garantir que atenda às necessidades de seus parceiros da cadeia de produção. Sendo a tradição tão importante a ponto de ser inegociável, assim como a qualidade.”
Henrique observa que a principal mensagem que a Dow passa aos clientes e industriais bioenergéticos é a da tranquilidade. “Por mais que a formulação final dos produtos utilizados na produção do bioetanol seja complexa, o nome FLUENT-CANE™ e a marca da Dow garantem a segurança de um produto desenvolvido, testado e aprovado pensando no melhor e para oferecer o melhor. É por isso que construímos, entre os maiores produtores do setor bioenergético, uma reputação de confiança, tradição e qualidade.”
METAS DE SUSTENTABILIDADE DA DOW
Enquanto muitos são iniciantes nas práticas do ESG – sigla em inglês para ambiental, social e governança – na Dow elas refletem um compromisso e uma jornada iniciada há mais de 30 anos. Os pilares ESG permeiam toda a sua estratégia de trabalho e a empresa já está na terceira geração de metas globais decenais de sustentabilidade.
Henrique conta que o objetivo é que a Dow se torne, até 2050, a empresa de ciência dos materiais mais inovadora, inclusiva, focada no cliente e sustentável do mundo.
Em suas metas de Metas de Sustentabilidade, três objetivos se destacam:
- Proteção climática: Até 2030, a Dow reduzirá suas emissões líquidas anuais de carbono em 5 milhões de toneladas métricas em nosso caminho para alcançar o carbono zero em 2050. Isto representa uma redução de 15% de 2020 a 2030.
- Fechar o ciclo: Até 2035, a Dow ajudará a "fechar o ciclo", tendo 100% dos produtos Dow vendidos em aplicações de embalagens reutilizáveis ou recicláveis.
- Até 2030, a Dow ajudará a transformar resíduos plásticos e outras formas de matéria-prima alternativa para comercializar, anualmente, três milhões de toneladas métricas de soluções circulares e renováveis.
Teste de laboratório – com a tecnologia Dow e sem a tecnologia Dow
Crédito: Divulgação Dow
DESCARBONIZAÇÃO, ECONOMIA CIRCULAR E PARCERIA COM O SETOR BIOENERGÉTICO
Entre os valores da Dow, além da integridade e respeito às pessoas, está em seu DNA a proteção ao meio ambiente, observa Henrique Alves. “Estamos comprometidos com as transições energéticas por meio de nossas operações, das inovações, seja por produto ou serviço. Nossos polímeros da linha FLUENT-CANE™ são fabricados no Brasil em complexos petroquímicos alimentados majoritariamente por energia renovável, o que pode conferir a esses produtos uma pegada de carbono significativamente menor do que as mesmas químicas produzidas em outras geografias”.
Além de promover projetos internos de otimização em suas plantas industriais visando à produção sustentável, a Dow investe para que seus clientes descarbonizem seus processos. Henrique informa que a produção da unidade fabril da empresa localizada no estado da Bahia, produz o óxido de propileno, uma das matérias-primas, que compõe a formulação do FLUENT-CANE™, e que apresenta baixa pegada de carbono, contribuindo para a descarbonização da produção do etanol de cana-de-açúcar e proporcionando mais créditos de carbono (Cbios) para as unidades bioenergéticas.
E o centro de pesquisa da Dow trabalha para que os eventuais lançamentos que acontecerão ainda neste ano e nos próximos, sejam focados na sustentabilidade. “Desde a concepção do projeto, os novos fluentes são desenvolvidos visando um melhor desempenho nas dornas, com uma redução significativa na emissão de carbono. Até o momento, nossos clientes não têm solicitado especificamente dados sobre a pegada de carbono dos produtos, mas estamos preparados para fornecer esse tipo de relatório. Contamos com uma equipe interna dedicada exclusivamente ao cálculo e análise da pegada de carbono.”, informa Henrique.
A Dow tem consciência de que o futuro passa por empresas que adotam medidas proativas para reduzir suas emissões de carbono e promover a sustentabilidade, por isso adota o conceito bio-based, voltado para a economia circular. Nesse sentido, desenvolve pesquisas para reduzir o uso de matérias-primas fósseis em seus produtos, substituindo pelas renováveis.
Enquanto ainda existem diversas hipóteses para o futuro, as indústrias bioenergéticas podem usufruir dos benefícios já oferecidos pela linha FLUENT-CANE™, mas para isso, é fundamental que os profissionais das áreas industriais, fermentação, insumo confiram nas formulações dos antiespumantes e dispersantes se contém os produtos da Dow.
Henrique salienta que os altos investimentos da Dow voltados ao setor bioenergético acontecem porque a empresa reconhece o valor do setor e o que representa para o Brasil: desenvolvimento sustentável, econômico e social. “Esses também são os alicerces que sustentaram a Dow ao longo de sua história e que continuam nos inspirando a trabalhar todos os dias, tendo a ciência como ferramenta para mudar o presente e o futuro”, conclui.