Estimativa de produção de álcool de segunda geração de plantas de cobertura de solo

Abstract

Resumo

O grande desafio para a produção de álcool de segunda geração (Álcool 2G) é encontrar fontes baratas de materiais lignocelulósicos. O objetivo foi avaliar o rendimento teórico de álcool 2G a partir da biomassa seca de plantas de cobertura do solo. Neste estudo foram utilizadas seis das espécies mais representativas de primavera/verão: Mucuna cinza (Mucuna pruriens), feijão de porco (Canavalia ensiformis), crotalária espectábilis (Crotalaria spectabilis), crotalária juncea (Crotalaria juncea), guandu anão (Cajanus cajan) e milheto (Pennisetum glaucum). A produção de matéria seca, a composição química dos resíduos culturais e os posteriores rendimentos em hidrólise e fermentação foram obtidos através de cálculos utilizando-se dados de literatura. Foram testados diferentes cenários de remoção/utilização da biomassa produzida pelas espécies: 1) 100%, 2) 75%, 3) 50% e 4) 25%. O rendimento médio de álcool variou de 2.121 (mucuna cinza, feijão de porco e crotalália spectabilis) a 8.876 litros/ha no milheto. Com a utilização de apenas 25% da biomassa do milheto é possível produzir 2.219 litros de álcool por hectare e, por outro lado, somente 418 litros com a cultura da mucuna cinza. As culturas do milheto e guandu anão, com utilização de 75% e 50% da biomassa seca, respectivamente, mostram-se espécies potenciais para produção de álcool 2G e com sobra acima de 5 ton/ha de resíduos culturais para proteção do solo.

Palavras-chave: Etanol; aproveitamento energético; biomassa; energia sustentável.

Abstract

Estimate of second-generation alcohol production from cover crop plants

The great challenge for the production of second-generation alcohol (2G Alcohol) is to find cheap sources of lignocellulosic materials. The aim was to evaluate the theoretical yield of 2G alcohol from the dry biomass of cover crops. Six of the most representative species of spring/summer were used in this study: Gray mucuna (Mucuna pruriens), jack bean (Canavalia ensiformis), showy rattlebox (Crotalaria spectabilis), crotalaria juncea (Crotalaria juncea), dwarf pigeonpea (Cajanus cajan) and millet (Pennisetum glaucum). Dry matter production, chemical composition of crop residues and subsequent hydrolysis and fermentation yields were obtained through calculations using literature data. Different scenarios for the removal/use of biomass produced by the species were tested: 1) 100%, 2) 75%, 3) 50% and 4) 25%. The average alcohol yield ranged from 2,121 (grey mucuna, jack bean and showy rattlebox) to 8,876 liters/ha in millet. With the use of only 25% of the millet biomass, it is possible to produce 2,219 liters of alcohol per hectare and, on the other hand, only 418 liters with the cultivation of gray mucuna. The millet and dwarf pigeonpea plants, with use of 75% and 50% of dry biomass, respectively, are potential species for the production of 2G alcohol and with a surplus of more than 5 ton/ha of crop residues for soil protection.

Keywords: Ethanol; energy use; biomass; sustainable energy.

Resumen

Estimación de la producción de alcohol de segunda generación de cultivos de cobertura del suelo

El gran desafío para la producción de alcohol de segunda generación (alcohol 2G) es encontrar fuentes baratas de materiales lignocelulósicos. El objetivo fue evaluar el rendimiento teórico de alcohol 2G a partir de la biomasa seca de cultivos de cobertura. En este estudio se utilizaron seis de las especies más representativas de la primavera/verano: mucuna gris (Mucuna pruriens), frijol cerdo (Canavalia ensiformis), crotalaria spectabilis (Crotalaria spectabilis), crotalaria juncea (Crotalaria juncea), gandul enano (Cajanus cajan) y mijo (Pennisetum glaucum). La producción de materia seca, la composición química de los residuos de los cultivos y los rendimientos posteriores de hidrólisis y fermentación se obtuvieron mediante cálculos utilizando datos de la literatura. Se probaron diferentes escenarios para la remoción/uso de biomasa producida por la especie: 1) 100%, 2) 75%, 3) 50% y 4) 25%. El rendimiento alcohólico medio osciló entre 2.121 (mucuna gris, frijol cerdo y crotalalia spectabilis) y 8.876 litros/ha en mijo. Con el uso de 25% de la biomasa de mijo es posible producir 2.219 litros de alcohol por hectárea y, por otro lado, solamente 418 litros con el cultivo de mucuna gris. Los cultivos de mijo y gandul enano, con uso de 75% y 50% de biomasa seca, respectivamente, son especies potenciales para la producción de alcohol 2G y con un excedente superior a 5 ton/ha de residuos de cultivos para protección de suelos.

Palavras clave: Etanol; aprovechamiento energético; biomassa; energía sostenible.