Descubra as 4 gerações de biocombustíveis!

Biocombustíveis: Entenda o que é, a importância e como são produzidas as 4 gerações que vão do etanol e biodiesel à biocombustíveis sintéticos.

Os biocombustíveis têm surgido como uma fonte alternativa de energia para reduzir a emissão dos gases do efeito estufa na atmosfera e combater o aquecimento global. Tais efeitos negativos ao ambiente são associados em grande parte à queima de combustíveis fósseis – que representam 88% da produção de energia global.  

Espera-se que até 2100 haja um aumento de 30-80% na produção de energia proveniente de fontes de energias renováveis.

Os biocombustíveis mais utilizados no Brasil, atualmente, são o etanol (proveniente da cana-de-açúcar e/ou milho) e o biodiesel (produzido a partir de óleos vegetais ou gorduras animais). Mas existem muitos outros tipos de biocombustíveis.

Veja neste artigo: o que é biocombustível, quais são as quatro gerações de biocombustíveis (primeira, segunda, terceira e quarta geração) e como eles são produzidos. Boa leitura!

O que são os biocombustíveis?

Biocombustíveis são combustíveis produzidos a partir de fontes biológicas renováveis (vegetais ou animais), que podem substituir total ou parcialmente os combustíveis derivados do petróleo e gás natural, que são fontes finitas e geram impactos ambientais negativos.

Eles podem ser usados desde em motores de combustão interna, como os encontrados em carros e caminhões, como também em turbinas a gás e em usinas de energia.

Os biocombustíveis podem ser classificados como de primeira, segunda, terceira e quarta geração, de acordo com o tipo de matéria-prima e o processo produtivo empregados (Figura 1).

Vejamos como ocorre a classificação por geração:

• Primeira geração (1G): são derivados de açúcares, amidos ou gorduras. São exemplo: etanol, biodiesel, biogás e diesel verde.
• Segunda geração (2G): os biocombustíveis de segunda geração são produzidos a partir da biomassa que contém celulose ou resíduos agrícolas e industriais. São exemplos: etanol 2G, biometano e biohidrogênio.
• Terceira geração (3G): são produzidos a partir de algas. Exemplo: biocombustíveis de alga.
• Quarta geração (4G): são originados a partir de alterações genéticas da cultura a ser empregada na produção do biocombustível, como as microalgas geneticamente modificadas. São exemplos os combustíveis sintéticos.

Como os biocombustíveis são produzidos?

A produção do bicombustível ocorre a partir da fermentação de matéria-prima biológica, contendo açúcares, lipídios ou carboidratos. Isso é feito convertendo a biomassa das matérias-primas em diferentes formas de energia, como calor, eletricidade, biogás e combustíveis líquidos.

O processo de produção depende de cada matéria-prima, conforme ilustrado na Figura 2 e detalhado com mais profundidade na Tabela 1.

De acordo com dados da Agência Internacional de Energia (IEA), a demanda global por biocombustível na matriz de transportes aumentou em cerca de 6% em 2022 em comparação com o ano anterior (2021). Esses bio combustíveis representam aproximadamente 4% do consumo total de combustíveis líquidos.

Entre os tipos mais consumidos atualmente, destacam-se o etanol, o biodiesel e o diesel renovável. Notavelmente, o diesel renovável foi o biocombustível que mais contribuiu para o aumento percentual no consumo global.

Isso se deve em grande parte às políticas que incentivaram a expansão do uso de diesel renovável nos Estados Unidos e na Europa.

Tabela 1. Principais biocombustíveis produzidos, com seus respectivos modos de obtenção e matérias-primas

Biocombustível	Modo de obtenção	Principais matérias-primas
Etanol 1G	Fermentação de açúcares e amidos	Cana-de-açúcar, milho, trigo, aveia, cevada, beterraba, sorgo, entre outros.
Etanol 2G	Quebra de cadeias de celulose por meio de tecnologias como hidrólise enzimática.	Biomassa lignocelulósica como palha e bagaço de cana, resíduos agrícolas, entre outros
Biodiesel	Transesterificação de óleos vegetais ou gorduras animais.	Óleos vegetais (soja, canola, girassol), gordura bovina, óleos reutilizáveis e outros materiais graxos, óleos de algas.
Biodiesel de celulose	Produção a partir da conversão de celulose em hidrocarbonetos por meio de processos termoquímicos ou bioquímicos.	Biomassa lignocelulósica, como resíduos agrícolas, madeira, entre outros.
Biogás	Digestão anaeróbica de matéria orgânica, como resíduos agrícolas, esterco animal lodo de esgoto	Resíduos agrícolas (como dejetos sólidos de atividades agropecuárias), esterco animal, lodo de esgoto, resíduos das indústrias de alimentos, resíduos agroindustriais como vinhaça.
Biometano	Purificação do biogás para atingir padrões de qualidade semelhantes aos do gás natural	Biogás purificado
Diesel Verde	Hidrotratamento de óleos vegetais, síntese de moléculas a partir de gás de síntese oriundo de resíduos orgânicos, entre outros	Óleos vegetais, gorduras animais, óleos residuais e outros materiais graxos.
Biohidrogênio	Reforma de vapor de gás natural, biodigestão anaeróbica de biomassa, gaseificação de plásticos residuais e eletrólise da água, reforma de álcoois	Álcoois, resíduos e biomassa diversa

Qual a importância dos biocombustíveis para o meio ambiente?

Como principais vantagens da utilização dos bio combustíveis para o meio ambiente estão o potencial de reduzir as emissões de gases de efeito estufa e melhorar a segurança energética mundial, uma vez que a maioria dos países depende de combustíveis fósseis importados.

As principais vantagens ambientais em relação aos combustíveis fósseis, incluem:

• Redução das Emissões de Gases de Efeito Estufa

O biocombustível produzem menos gases de efeito estufa (GEE) do que os combustíveis fósseis. Isso ocorre porque as plantas absorvem dióxido de carbono (CO₂) da atmosfera durante o seu crescimento, e esse CO₂ é liberado de volta para a atmosfera quando os biocombustíveis são queimados. No entanto, a quantidade total de CO₂ emitida pelos biocombustíveis é menor do que a quantidade emitida pelos combustíveis fósseis, porque as plantas absorvem mais CO₂ do que é liberado durante a queima dos biocombustíveis.

• Menor Dependência de Combustíveis Fósseis

O biocombustível pode ajudar a reduzir a dependência de combustíveis fósseis, que são finitos e cada vez mais caros. Como o biocombustível é produzido a partir de fontes renováveis, ele podem ser produzidos de forma sustentável e a preços mais estáveis do que os combustíveis fósseis.

• Redução da Poluição do Ar

O biocombustível produz menos poluentes do ar do que os combustíveis fósseis, uma vez que ele contem menos enxofre e outros compostos químicos prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente.

• Estímulo à Economia Local

A produção de biocombustível pode estimular a economia local, criando empregos e oportunidades de negócios em áreas rurais. Além disso, os biocombustíveis podem ser produzidos a partir de culturas locais, o que pode ajudar a diversificar a agricultura e a reduzir a dependência de importações de combustíveis fósseis.

Apesar de todos os benefícios, também há desvantagens. A produção de biocombustível também pode ter impactos ambientais e sociais negativos, como o desmatamento, a perda de biodiversidade e a competição por alimentos e água.

Desafios Econômicos e Técnicos

Os biocombustíveis são uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis, mas ainda enfrentam desafios econômicos e técnicos significativos.

Um dos principais desafios econômicos é o custo de produção de biocombustíveis em grande escala. Embora muitos biocombustíveis sejam produzidos a partir de culturas agrícolas, os custos de produção podem ser altos devido à necessidade de grandes quantidades de terra, água e fertilizantes. Além disso, os preços dos biocombustíveis podem ser afetados por flutuações nos preços das commodities agrícolas.

Outro desafio econômico é a competição com os combustíveis fósseis, que são atualmente mais baratos e amplamente disponíveis. Para superar essa competição, os biocombustíveis precisam ser produzidos de forma mais eficiente e a um custo mais baixo.

Em termos técnicos, os biocombustíveis também enfrentam desafios significativos. Um dos principais desafios é a necessidade de desenvolver tecnologias mais avançadas para produzir biocombustíveis a partir de matérias-primas não alimentares, como resíduos agrícolas e florestais. Essas tecnologias precisam ser capazes de transformar essas matérias-primas em biocombustíveis de alta qualidade de forma eficiente e econômica.

Outro desafio técnico é a necessidade de desenvolver biocombustíveis que possam ser usados em motores existentes, sem a necessidade de grandes modificações. Isso exigirá o desenvolvimento de biocombustíveis que tenham propriedades físicas e químicas semelhantes às dos combustíveis fósseis.

Conclusões

Os biocombustíveis representam uma resposta crucial aos desafios ambientais e energéticos enfrentados pelo mundo contemporâneo. Ao longo deste artigo, exploramos as quatro gerações de biocombustíveis, desde os tradicionais etanol e biodiesel até os inovadores biocombustíveis sintéticos da quarta geração.

A classificação por gerações destaca a evolução tecnológica e a diversificação das fontes de matéria-prima, abrindo caminho para soluções mais sustentáveis e eficientes. Contudo, mesmo diante dos benefícios ambientais e da redução da dependência de combustíveis fósseis, é crucial reconhecer e abordar os desafios associados à produção em larga escala desses biocombustíveis.

As vantagens, como a diminuição das emissões de gases de efeito estufa, a menor dependência de combustíveis não renováveis, a redução da poluição do ar e o estímulo à economia local, destacam-se como incentivos valiosos para a continuidade do desenvolvimento e adoção dos biocombustíveis. Entretanto, é imperativo lidar com as desvantagens, incluindo possíveis impactos ambientais negativos e desafios econômicos e técnicos.

No cenário global, a demanda por biocombustíveis está em ascensão, refletindo uma crescente conscientização sobre a necessidade de transição para fontes mais sustentáveis de energia. Os esforços contínuos na pesquisa e desenvolvimento tecnológico são essenciais para superar os desafios existentes, tornando os biocombustíveis uma alternativa cada vez mais viável e eficaz na matriz energética global.

Diante das metas de redução de emissões e da busca por uma transição energética mais verde, a diversificação e a otimização na produção de biocombustíveis representam um passo significativo na direção de um futuro mais sustentável. Portanto, investir em inovação, políticas regulatórias favoráveis e práticas agrícolas sustentáveis são cruciais para garantir que os biocombustíveis desempenhem um papel fundamental na construção de um ambiente mais limpo e resiliente para as gerações futuras.

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Referências

ARON, N.S.M.; KHOO, K.S.; CHEWM K.W.; SHOW, P.L.; CHEN, W.-H.; NGUYEN, T.H.P. Sustainability of the four generations of biofuels – a review. International Journal of Energy Research, p. 1-17, 2020. DOI: 10.1002/er.5557.

Sobre a autora: