Avaliação técnico-econômica e ambiental da produção de biogás a partir do licor de pentoses da biomassa em biorrefinarias de cana-de-açúcar

Abstract

No Brasil, a produção de etanol de segunda geração (2G) a partir da biomassa da cana-de-açúcar pode contribuir para a transição energética, assim como para o aumento da competitividade do país no mercado global de biocombustíveis. Durante o pré-tratamento da biomassa lignocelulósica para produção de etanol 2G, é obtida uma fase líquida rica em pentoses, o licor C5, cuja conversão em etanol apresenta diversos desafios, entre os quais a alta demanda energética e o baixo rendimento. Assim, neste trabalho foi realizada a avaliação técnico-econômica e ambiental de um cenário alternativo de biorrefinaria de cana-de-açúcar de primeira e segunda geração em que o licor C5 é transformado em biometano [cenário 1G2G+B(v+C5)]. O desempenho desse cenário foi comparado com dois outros cenários em que o licor C5 é aplicado na produção de etanol 2G, um em que apenas a vinhaça obtida como resíduo da destilação do etanol é biodigerida [cenário 1G2G+B(v)] e outro em que não há biodigestão (cenário 1G2G). A avaliação foi realizada com o auxílio da plataforma da Biorrefinaria Virtual de Cana-de-açúcar (BVC), onde os resultados dos balanços de massa e energia dos cenários, simulados no Aspen Plus®, foram empregados na aplicação de técnicas de engenharia econômica e de avaliação do ciclo de vida (ACV). De acordo com os resultados obtidos, a escolha pela biodigestão do licor C5 no cenário 1G2G+B(v+C5) aumentou a produção de biometano em 98,0% e diminuiu a de etanol em 10,7% em relação ao cenário 1G2G+B(v). Ainda, a adição de uma unidade de biodigestão e upgrading elevou o CAPEX em 18,9 e 22,8% nos cenários 1G2G+B(v) e 1G2G+B(v+C5), respectivamente, quando comparadas ao cenário 1G2G, enquanto que a receita aumentou em 3,2% no primeiro cenário e diminuiu em 3,8% no segundo devido à menor produção de etanol. Consequentemente, o cenário 1G2G+B(v+C5) apresentou a menor viabilidade econômica entre os três casos estudados, com uma razão VPL/CAPEX de 0,16. Os cenários 1G2G+B(v) e 1G2G apresentaram atratividades bastante próximas, com VPL/CAPEX de 0,30 e 0,34, respectivamente. Além disso, a substituição do diesel fóssil pelo biometano nas operações de transporte de cana-de-açúcar e no maquinário agrícola nos cenários 1G2G+B(v) e 1G2G+B(v+C5) reduziu as emissões específicas de gases de efeito estufa (GEE) do etanol em 22,2 e 19,9%, respectivamente, em relação ao cenário 1G2G. Portanto, com base nas premissas adotadas neste trabalho, pode-se afirmar que, embora a biodigestão do licor C5 seja uma alternativa viável, ela não é a mais vantajosa entre os três cenários. A produção de biometano exclusivamente a partir da vinhaça mostrou ser a opção mais promissora, reunindo uma substancial redução das emissões de GEE com um atraente resultado econômico.