Cenários e perspectivas das principais culturas do Rio Grande do Sul em processos de biorrefinaria

Autores/as

  • Douglas FARIA UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL
  • Grazielle MACHADO UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL
  • Paulo EICHLER UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
  • Bruna BONEBERG UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL
  • Fernanda RAYE UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL
  • Matheus VILARES UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL
  • Leandro GOMES UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL
  • Fernando SANTOS Universidade Estadual do Rio Grande do Sul

DOI:

https://doi.org/10.21674/2448-0479.23.291-306

Palabras clave:

Biorrefinaria, Biomassa, Celulose

Resumen

O grande desafio da civilização moderna é se tornar uma sociedade mais sustentável, baseada no uso racional dos recursos naturais. Nesse contexto, surgiu o conceito de biorrefinaria, que prevê a conversão da biomassa em biocombustíveis, biomateriais, bioquímicos e bioenergia com baixo desperdício e mínimas emissões. No que diz respeito à produção de biomassas, o Brasil é considerado uma referência mundial pela sua avançada tecnologia agrícola e florestal, vasta disponibilidade de terra arável e condições edafoclimáticas favoráveis em comparação com outras partes do mundo. Nesse cenário, o estado do Rio Grande do Sul é considerado um grande centro para o desenvolvimento, aperfeiçoamento e implementação de tecnologias que visem converter a biomassa lignocelulósica em produtos através da biorrefinaria. Nessa expectativa, o aproveitamento dos resíduos provenientes das culturas de eucalipto, tabaco, milho, uva, soja e arroz que hoje em dia são gerados em quantidades significativas, devem aumentar consideravelmente nos próximos anos, transformando-os de fontes de custos para fontes de receitas. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi fazer uma revisão do potencial energético e químico das principais culturas do Rio Grande do Sul e sua utilização através dos processos químicos, bioquímicos e termoquímicos.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Fernando SANTOS, Universidade Estadual do Rio Grande do Sul

Possui graduação em Engenharia Agronômica pela Universidade Estadual de Montes Claros - UNIMONTES (2006), Mestrado em Fitotecnia pela Universidade Federal de Viçosa - UFV (2008), Doutorado em Bioquímica Agrícola pela UFV (2013), onde também fez o Pós-Doutorado em Biorrefinaria (2014). É professor Adjunto da Universidade Estadual do Rio Grande do Sul - UERGS. Tem desenvolvidos projetos e conferindo palestras sempre associado ao tema de biorrefinaria. É líder do grupo de pesquisa na UERGS - CESBIO "Centro de Estudos em Biorrefinaria". É Editor Adjunto da Revista Eletrônica Científica da UERGS e faz parte do Conselho Editorial da Revista Brasileira de Biomassa e Energia. Publicou seis livros, dentre eles "Cana-de-Açúcar: Bioenergia, Açúcar e Etanol Tecnologias e Perspectivas", sendo este utilizado como livro texto em diversas universidades, "Bioenergia & Biorrefinaria # Cana-de-Açúcar & Espécies Florestais #" e Sugarcane: Agricultural Production, Bioenergy and Ethanol publicado pela Editora Elsevier. É revisor de periódicos internacional e nacional. Tem experiência na área de Engenharia Agronômica, Sistema de Produção Agrícola, Cana-de-Açúcar, Biomassa Lignocelulósica, Bioquímica Agrícola e Biorrefinaria. Contatos: Fone: +55 51 9708-0711 - E-mail: fernandoasantos7@gmail.com

Citas

ABRAF (Associação Brasileira de Produtores de Florestas Plantadas) Anuário Estatístico 2013. Ano base 2012. Brasília, 2013.

AFUBRA (Associação dos Fumicultores do Brasil). Tabaco energético pode servir a produção de biocombustiveis no RS. Disponível em: www.afubra.com.br. Acesso em: 23 nov. 2015.

AMIRI, H., KARIMI, K., ZILOUEI, H. Organosolv pretreatment of rice straw for efficient acetone, butanol, and ethanol production. Bioresource Technology, v. 152, p. 450–456, 2014.

BARBOSA, F A.. Alimentos na Nutrição de Bovinos. Salvador: UFBA, 2004 p.1. Disponível em www.agronomia.com.br/conteudo/artigos. Acesso em: 23 nov. 2015.

BASTOS, R.; BEZERRA, J. R. M. V.; BRANCO, I. G.; RIGO, M.; ZIGLIO, B. R. Elaboração de Pães com Adição de Farinha de Sabugo de Milho. Revista Ciências Exatas e Naturais, Vol. 9 nº 1, Jan/Jun 2007 p.14.

BASTOS, V. D. Etanol, Alcoolquímica e Biorrefinarias. BNDES setorial. Rio de Janeiro. n. 25, p. 5-38. mar. 2007.

BASU, P.; Combustion and Gasification in Fluidized Beds. CRC Press, 2006.

BNDES e CGEE. Banco Nacional para o Desenvolvimento Social e Econômico; Centro de Gestão e Estudos Estratégicos. Bioetanol de cana-de-açúcar: Energia para o desenvolvimento sustentável. Rio de Janeiro: BNDES e CGEE, 2008. 316p.

BUCKERIDGE, M.S.; SANTOS, W.D.; SOUZA, A.P. As rotas para o etanol celulósico no Brasil. In: CORTEZ, L.A.B. (Ed.). Bioetanol de cana-de-açúcar: P&D para Produtividade Sustentabilidade. São Paulo: Edgard Blücher Ltda., 2010. p. 365-380.

CHERUBINI, F. The biorebinery concept: Using biomass instead of oil for producing energy and chemicals. Energy Conversion and Management, v. 51, p. 1412-1421, jan/mar. 2010.

CONAB. Acompamento da safra brasileira de grãos: safra 2015/16. Disponível em: http://www.conab.gov.br/olalacms/uploads/arquivos/15_10_28_17_24_01_boletim_graos_outubro_2015.pdf. Acesso em: 24 nov. 2015.

CONAB. Acompanhamento da Safra Brasileira:Grãos. V.1-Safra 2013/2014. N.12. 2014.

CONAB. Monitoramento Agrícola. Disponível em: http://www.conab.gov.br/OlalaCMS/uploads/arquivos/15_09_11_10_42_03_boletim_graos_setembro_2015.pdf. Acessado em: 23 nov. 2015.

CORBETT, D. B., KOHAN, N., MACHADO, G., JING, C., NAGARDEOLEKAR, A., BUJANOVIC, B. Chemical Composition of Apricot Pit Shells and Effect of Hot-Water Extraction. Energies. v. 8, p. 9640-9654, 2015.

DAVEBY, Y.D., AMAN, P. Chemical composition of certain dehulled seeds and their hulls with special reference to carbohydrates. Swed. J. Agric. Res., p. 133–139. 1993.

DEMIRBAS, A., 2008. Biofuels sources, biofuel policy, biofuel economy and global biofuel projections. Energy Convers. Manage. 49 (8), 2106–2116.

DERAL (Departamento de Economia Rural). Fumo - analise de conjuntura agropecuária. Disponível em: http://www.agricultura.pr.gov.br/arquivos/File/deral/Prognosticos/fumo_2012_13.pdf. Acesso em: 21 nov. 2015.

DURIGAN, J. C., VICTORIA FILHO, R., MATUO, T., PITELLI, R. A. Períodos de matocompetição na cultura da soja (Glycine max (L.) Merril), cultivares Santa Rosa e IAC-2. I- efeitos sobre os parâmetros de produção. pp 86–100. 1983

EICHLER, P., SANTOS, F., TOLEDO, M., ZERBIN, P., SCHMITZ, G., ALVES, C., RIES, L., GOMES, F. Produção do biometanol via gaseificação de biomassa lignocelulósica. Quim.Nova,v. 38, n. 6, p. 828-835, 2015.

EMBRAPA CLIMA TEMPERADO. Cultivo do Arroz Irrigado no Brasil. Sistemas de Produção, 3. ISSN 1806-9207. Versão Eletrônica.2005.

EMBRAPA. A soja no Brasil. Disponível em: http://www.cnpso.embrapa.br/producaosoja/sojanobrasil.htm. Acesso em: 24 nov. 2015.

EMBRAPA. Cultivo do Milho. Disponível em: http://www.cnpms.embrapa.br/publicacoes/milho_6_ed/manejomilho.htm. Acesso em: 23 nov. 2015.

EMBRAPA. Soja em números (safra 2014/2015). Disponível em: http://www.embrapa.br/soja/cultivos/soja1/dados-economicos. Acesso em: 24 nov. 2015.

EPE (Empresa de Pesquisa Energética). Balanço Energético Nacional 2013. Ministério de Minas e Energia. Brasil. 2013.

FAOSTAT (Food and Agriculture Organization of the United Nations – Statistics Division). Disponível em: http://faostat3.fao.org/home/E . Acessado em: 29 Novembro 2015.

FAVARO, S. P., MIRANDA, C. H. B. Aproveitamento de Espécies Nativas e seus Coprodutos no contexto de Biorrefinaria. Embrapa Agroenergia. Brasília. DF, Julho 2013.

FEIX, R. D., LEUSIN JÚNIOR, S. Painel do agronegócio no rio grande do sul — 2015. Disponível em: http://www.fee.rs.gov.br/wp-content/uploads/2015/09/20150903painel-do-agronegocio-no-rs-2015.pdf. Acesso em: 23 nov. 2015.

FLOUROS, A. I., APOSTOLOPOULOU, P. G., DEMERTZIS, P. G., AKRIDA-DEMERTZI, K. 2003.Note: Influence of the packaging material on the major volatile compounds of Tsipouro, a traditional Greek distillate. Food Science and Technology International, 9, 371–378.

FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY. Campinas – SP. 2015.

GALBE, M., ZACCHI, G., 2007. Pretreatment of lignocellulosic materials for efficient bioethanol production. Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 108, 41–65.

GIANNELOS, P. N., ZANNIKOS, F., STOURNAS, S., LOIS, E., ANASTOPOULOS, G. Tobacco seed oil as an alternative diesel fuel: physical and chemical properties. Journal Industrial crops and products. vol 16. n1. p.1–9. 2002.

GONZÁLEZ-GONZÁLEZ, A., CUADROS, F., RUIZ-CELMA, A., LÓPEZ-RODRÍGUEZ, F.. Potential application of anaerobic digestion to tobacco plant. Journal Fuel. v 113. p. 415–19. 2013.

HE, L., HUANG, H., LEI, Z., LIU, C., ZHANG, Z. Enhanced hydrogen production from anaerobic fermentation of rice straw pretreated by hydrothermal technology. Bioresource Technology, v. 171, p. 145–151, 2014.

HIDENO, A., INOUE, H., TSUKAHARA, K., YANO, S., FANG, X., ENDO, T., SAWAYAMA, S. Production and characterization of cellulases and hemicellulases by Acremonium cellulolyticus using rice straw subjected to various pretreatments as the carbon source. Enzyme and Microbial Technology, v. 48, p. 162–168, 2011.

HONGZHANG, C., BIN, Y., SHENGYING, J. Production of levulinic acid from steam exploded rice straw via solid superacid, S2O82-/ZrO2—SiO2—Sm2O3. Bioresource Technology, v. 102, p. 3568–3570, 2011.

IBGE. Levantamento Sistemático da Produção Agrícola. Disponível em: http://www.ibge.gov.br. Acesso em: 23 nov. 2015.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Safra de Uva. Disponível em: http://www.sidra.ibge.gov.br/bda/tabela/listabl.asp?c=1618&z=t&o=26. Acessado em: 19 out. 2015.

IRGA. Produção x Produtividade – RS- Gráfico. Disponível em: http://www.irga.rs.gov.br/conteudo/4215/safras Acesso em: 28/11/15.

LIN, K.-H., HUANG, M.-H., CHANG, A. C.-C.Liquid phase reforming of rice straw for furfural production. Interational Journal of Hydrogen Energy, v. 38, p. 15794-15800, 2013.

LIU, C.-M., WU.S.-Y., CHU, C.-Y., CHOU, Y.-P. Biohydrogen production from rice straw hydrolyzate in a continuously external circulating bioreactor. International Journal of Hydrogen Energy, v. 39, p. 19317-19322, 2014.

LORA, E. E. S.; VENTURINI, O. J. Biocombustíveis, 1ª ed., Editora Interciência, Rio de Janeiro, 2010.

MABEE, W.E., MCFARLANE, P.N., SADDLER, J.N. Biomass availability for lignocellulosic ethanol production. Biomass and Bioenergy ,v. 35, p. 4519-4529, 2011.

MAITY, S. K. Opportunities, recent trends and challenges of integrated biorefinery: Part I. Renewable and Sustainable Energy Reviews. v. 43, p. 1427–1445, 2015.

MENDES, J.A.S., PROZIL, S.O., EVTUGUIN, D.V. LOPES, L.P.C. 2013. Towards comprehensive utilization of winemaking residues: Characterization of grape skins from red grape pomaces of variety Touriga Nacional. Ind. Crop. Prod. 43, pp. 25-32.

MENEZES, R. R., FAGURY-NETO, E., FERNANDES, M. C., SOUTO, P. M., KIMINAMI. Obtenção de mulita porosa a partir da sílica da casca de arroz e do acetato de alumínio. Cerâmica, v. 54, p. 245-252, 2008.

MIELE. A., RIZZON L.A., QUEIROZ S.C.N., GIANÉLIO C. Physicochemical composition, minerals, and pesticide residues in organic grape juices.

MINISTÉRIO DA AGRICULTURA.MAPA. Cultura de uva. Disponível em: http://www.agricultura.gov.br/vegetal/culturas/uva. Acesso em: 06 out. 2015.

MMA (Ministério do Meio Ambiente). Plano Nacional de Resíduos Sólidos. Ministério do Meio Ambiente. Brasília, 2011.

NI, Y., WANG, Y., SUN, Z., 2012. Butanol production from cane molasses by Clostridium saccharobutylicum DSM 13864: batch and semicontinuous fermentation. Appl. Biochem. Biotechnol. 166 (8), 1896–1907.

OCTAVE, S., THOMAS, D. 2009. Biorefinery: Toward an industrial metabolism. Biochimie 91, pp. 659-664.

OGUNNIYI, D. S., e ODETOYE, T. E. Preparation and evaluation of tobacco seed oil-modified alkyd resins. Journal Bioresource technology .vol 99 (5): 1300–1304. 2008.

OKAMOTO, K., NITTA, Y., MAEKAWA, N., YANASE, H. Direct ethanol production from starch, wheat bran and rice straw by the white rot fungus Trametes hirsuta. Enzyme and Microbial Technology, v. 48, p. 273–277, 2011.

PHITSUWAN, P., SAKKA, K., RATANAKHANOKCHAI, K. Improvement of lignocellulosic biomass in planta: A review of feedstocks, biomass recalcitrance, and strategic manipulation of ideal plants designed for ethanol production and processability. Biomass and Bioenergy. v. 58 p. 390-405, 2013.

PING, L., BROSSE, N., SANNIGRAHI, P., RAGAUSKAS, A. Evaluation of grape stalks as a bioresource. Ind Crops Prod .2011. 33:200-4..

PUKASIEWICZ, S. R. M., OLIVEIRA, I. L., PILATTI, L. A. Estudo de caso: gerenciamento de resíduoas sólidos industriais em uma indústria processadora de soja. In: xi simpep - simpósio de engenharia de produção, 2004, bauru, 2004.

RAMBO, M. K. D., SCHMIDT, F.L., FERREIRA, M.M.C. Analysis of the lignocellulosic components of biomass residues for biorefinery opportunities. Talanta. v. 144, p. 696–703, 2015.

RAMCHANDRAN, D., JOHNSTON, D.B., TUMBLESON, M.E., RAUSCH, K.D., SINGH, V. Seasonal variability in ethanol concentrations from a dry grind fermentation operation associated with incoming corn variability. Ind Crops Prod 2015;67:155–60.

RAMEZANI, A., HADDAD, R., DOROSTKAR, M., MARDI, M., NAGHAVI, M. Evaluation of genetic diversity of Iranian grapevine accessions using microsatellite markers. pag 151–152. 2009.

RAMOS, M.J., FERNÁNDEZ, C.M., CASAS, A., RODRÍGUEZ, L., PÉREZ, Á. 2009. Influence of fatty acid composition of raw materials on biodiesel properties. Bioresource Technology 100, 261–268.

RANJAN, A., MOHOLKAR, V. S. Comparative study of various pretreatment techniques for rice straw saccharification for the production of alcoholic biofuels. Fuel, v. 112, p. 567–571, 2013.

RODRIGUES, D. A., CÔRTES, M. V. C. B., SILVA-LOBO, V. L., FILIPPI, M. C. C. Obtenção de açúcares a partir de cascas de arroz visando à produção de etanol de segunda geração. In: ALCÂNTARA, F.A. Documentos 275, 6º Seminário Jovens Talentos. Santo Antônio de Goiás, Empraba Arroz e Feijão, 2012.

ROSA, M. F., Souza Filho, M. S. M., Figueiredo, M. C. B., Morais, J. P. S., Santaella, S. T., Valorização de Resíduos da Agroindústria. In: II SIMPÓSIO INTERNACIONAL SOBRE GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS AGROPECUÁRIOS E AGROINDUSTRIAIS, V. 1 – Palestras, Foz do Iguaçu, PR. Março 2011.

RUBERTO, G., RENDA, A., AMICO, V., TRINGALI, C. 2008. Volatile components of grape pomaces from different cultivars of Sicilian Vitis vinifera L. Bioresour. Technol. 99, pp. 260–268.

SANTOS, F. A., QUEIROZ, J. H., COLODETTE, J. L., FERNANDES, S. A., GUIMARÃES, V. M.. REZENDE, S. T. Potencial da Palha de cana-de-açúcar Para Produção de Etanol. Química Nova, v. 35, n. 5, p. 1004-1010, jan. 2012.

SANTOS, F., COLODETTE, J., QUEIROZ, J. H. Bioenergia e Biorrefinaria: Cana-de-Açúcar e Espécies Florestais. Viçosa: MG, 2013.

SANTOS, F.; QUEIROZ, J. H.; COLODETTE, J.; SOUZA, C. J. Produção de etanol celulósico a partir da cana-de-açúcar. In: SANTOS, F.; COLODETTE, J.; QUEIROZ, J. H. (Eds). Bioenergia e Biorrefinaria – Cana-de-Açúcar e Espécies Florestais -. Viçosa: 2013. p 129-164.

SCHULZ, H., Short History and Present Trends of Fischer-Tropsch synthesis. Applied Catalysis A: General, 186, p. 3-12, 1999.

SEPLAN (Secretária de Planejamento, Mobilidade e Desenvolvimento Regional). Atlas socioeconômico - Rio Grande do Sul: soja . Disponível em:<http://www.atlassocioeconomico.rs.gov.br/conteudo.asp?cod_conteudo=1488&tipo_menu=ECONOMIA>. Acesso em: 22 nov. 2015.

SEPLAN (Secretária de Planejamento, Mobilidade e Desenvolvimento Regional). Atlas socioeconômico - Rio Grande do Sul: fumo . Disponível em: http://www.atlassocioeconomico.rs.gov.br/conteudo.asp?cod_conteudo=1494&tipo_menu=ECONOMIA. Acesso em: 10 nov. 2015.

SERVIÇO BRASILEIRO DE APOIO ÀS MICRO E PEQUENAS EMPRESAS. SEBRAE. O cultivo e o mercado da uva. Disponível em: http://www.sebrae.com.br/sites/PortalSebrae/artigos/O-cultivo-e-o-mercado-da-uva. Acesso em: 24 nov. 2015.

SHINOZAKI, Y., KITAMOTO, H. K. Ethanol production from ensiled rice straw and whole-crop silage by the simultaneous enzymatic saccharification and fermentation process. Journal of Bioscience and Bioengineering, v.111, n. 3, p. 320–325, 2011.

SILVA, M. S., Naves, M. M. V., OLIVEIRA, R. B. L., Oneide de S. M.. Composição química e valor protéico do resíduo de soja em relação ao grão de soja. Ciênc. Tecnol. Aliment. vol.26, n.3, p. 571-576. 2006.

SINDITABACO (Sindicato Interestadual da Indústria do Tabaco). Estatisticas e infográficos. Disponível em:http://sinditabaco.com.br/sobre-o-setor/estatisticas-e-infograficos/. Acesso em: 23 nov. 2015.

SOUSA-AGUIAR, E. F., APPEL, L. G., ZONETTI, P. C., FRAGA, A. C., BICUDO, A. A., FONSECA, I. Some important catalytic challenges in the bioethanol integrated biorefinery. Catalysis Today, v. 234, p. 13–23, 2014.

STATISTA (The Statistics Portal for Market Data) Global tobacco production 1980-2013. Disponível em:http://www.statista.com/statistics/261189/global-tobacco-production-since-1980/. Acesso em 19 nov. 2015.

TIMIJENSEN, M. J. A., FAAIJ, A. P. C., HAMELINCK, M. R. M. Exploration of the Possibilities for production of Fischer Tropsch liquids and Power via biomass gasification. Biomass and Bioenergy, Pergamon, v. 23, p. 129-152, Mar. 2002.

TIMOFIECSYK, F. do R.; PAWLOWSKY, U. Minimização de Resíduos na Indústria de Alimentos: Revisão. Curitiba, B. Ceppa, v. 18, n.2, p. 221-236, 2000.

TOMES, D., LAKASHMANAN, P., SONGSTAD, D., Biofuels: Global Impact on Renewable Energy, Production Agriculture, and Technological Advancements. Springer, 2011.

USDA. Corn Production. Disponível em: http://www.indexmundi.com/agriculture/?commodity=corn . Acesso em 23 nov. 2015.

USTA, N. An experimental study on performance and exhaust emissions of a diesel engine fuelled with tobacco seed oil methyl ester. Journal: Energy conversion and management. Vol 46. p. 2373–86. 2005a.

USTA, N. Use of tobacco seed oil methyl ester in a turbocharged indirect injection diesel engine. Journal: Biomass and bioenergy. vol 28. p. 77–86. 2005b.

USTA, N., AYDOǦAN, B., ÇON, A. H., UǦUZDǑAN, E., ÖZKAL, S. G. Properties and quality verification of biodiesel produced from tobacco seed oil. Energy Conversion and Management. Vol 52. P. 2031–39. 2011.

WAN, Y., WANG, Y., LI, D., HE, P. Evaluation of agronomic traits in Chinese wild grapes and screening superior accessions for use in a breeding program. pag153–158. 2008.

WEILAND, P. Biogas Production: Current state and pesrpectives. Applied Microbiology and Biotechnology, Springer-Verlag, v. 85, p. 849-860, 2009.

WERBER, É. A. Excelência em Beneficiamento e Armazenagem de Grãos. Canoas: Sales, 2005, p. 586.

YANG, S.-T., YU, M. Bioprocessing Technologies in Biorefinery for Sustainable Production of Fuels, Chemicals, and Polymers, (2013).First Edition. John Wiley & Sons, Inc.

ZHANG, H., DING, X., CHEN, X., MA, Y., WANG, Z., ZHAO, X. A new method of utilizing rice husk: Consecutively preparing D-xylose, organosolv lignin, ethanol and amorphous superfine silica. Journal of Hazardous Materials, v. 291, p. 65–73, 2015.

Publicado

2016-12-31

Cómo citar

FARIA, D., MACHADO, G., EICHLER, P., BONEBERG, B., RAYE, F., VILARES, M., … SANTOS, F. (2016). Cenários e perspectivas das principais culturas do Rio Grande do Sul em processos de biorrefinaria. Revista Eletrônica Científica Da UERGS , 2(3), 291–306. https://doi.org/10.21674/2448-0479.23.291-306

Número

Sección

ARTIGOS DE REVISÃO