AVALIAÇÃO DO BAGAÇO DE MANDIOCA COMO UMA
FONTE PROMISSORA PARA A PRODUÇÃO BIOETANOL
Rafael
Novaes Barros1
(rafanovaes94@gmail.com);
Maria
do Socorro Mascarenhas Santos2(maria_mascarenhas@outlook.com);
Margareth Batistote3
(margareth@uems.br)
1Tecnologo
em Produção Sucroalcooleira – Universidade
Estadual de Mato Grosso do Sul -UEMS/ Unidade de Glória de
Dourados.
2Doutoranda
do Programa de Pós-graduação em Recursos
Naturais/PGRN - Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul/UEMS.
3Docente
do Programa de Pós-graduação em Recursos
Naturais/PGRN - Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul/UEMS.
Resumo:
O
processo de transformação da mandioca em derivados gera
um resíduo conhecido como bagaço, um material fibroso
com alta concentração de água e amido. Assim,
este possui como objetivo realizar um levantamento da viabilidade
técnica e econômica do processo de produção
de etanol a partir de diferentes biomassas e avaliar o potencial do
bagaço de mandioca para a produção de bioetanol
e utilizar os conceitos da educação ambiental como
ferramenta para valoração dos resíduos. Foi
realizada uma pesquisa exploratória quantitativa das
principais biomassas para a produção de etanol e
análises físico-químicas conforme o Instituto
Adolfo Lutz, 2008. Os resultados demonstram que este resíduo
pode ser utilizado na produção de biocombustível.
Palavras
chave: Resíduos agroindustriais,
meio ambiente, biofuel
Abstract:
The
process of transformation of cassava into derivatives generates a
residue known as bagasse, a fibrous material with high concentration
of water and starch. Thus, this study aims to carry out a survey of
the technical and economic viability of the ethanol production
process from different biomasses and to evaluate the potential of
cassava bagasse for the production of bioetanol and use the concepts
of environmental education as a tool for waste valuation. A
quantitative exploratory study of the main biomasses for ethanol
production and physico-chemical analyzes was carried out according to
the Adolfo Lutz Institute, 2008. The results demonstrate that this
residue can be used in the production of biofuel.
Keywords:
agroindustrial wastes, environment, biofuel
Introdução
As preocupações com as mudanças climáticas
e a preservação dos recursos naturais somadas às
perspectivas da escassez dos combustíveis fosseis, impulsionam
pesquisas acerca de matérias-primas diversificadas como
alternativas para a produção de biocombustíveis
e, dentre estes, o etanol é o que possui tecnologia de
produção mais avançada, o que o torna
comercialmente atrativo (TABORDA et al., 2015). Deste modo, um dos
desafios está em aumentar a oferta deste biocombustível,
buscando novas fontes e otimizando os processos para sua produção
(JAMBO et al., 2016).
O etanol, de acordo com Silva (2013), pode ser obtido a partir de
matérias-primas diversas como as celulósicas, sacarinas
ou amiláceas, contanto que possuam carboidratos que possam ser
tratados e fermentados. Na América Latina e na Austrália
a matéria-prima utilizada é a cana-de-açúcar
para produção de etanol; nos Estados Unidos e no
Canadá, o milho; em países da Europa, a beterraba
açucareira; a mandioca, o trigo e o sorgo nos países
asiáticos e a Suécia utiliza restos florestais para a
produção deste biocombustível (MARCOCCIA, 2007).
O Brasil possui características como a grande variação
pedológica territorial e predomínio de clima tropical,
com isso pode usufruir de uma diversidade de culturas com potencial
tecnológico para a produção de etanol. A cultura
da mandioca e seus resíduos, os quais apresentam como
características ser tanto um produto de subsistência
como matéria-prima agroindustrial, é encontrada em
todas as regiões do país e pode vir a ser uma
alternativa para a produção de bioetanol (MARCOCCIA,
2007).
A mandioca possui características competitivas e vem se
tornando um dos principais alimentos energéticos, componente
cotidiano da refeição de cerca de 1 bilhão de
pessoas em 105 países, sobretudo naqueles em desenvolvimento,
sendo considerada a terceira fonte de calorias, ficando atrás
apenas do arroz e do milho (SOUZA, 2011). Esta tuberosa apresenta uma
série de vantagens em relação a outras culturas,
como por exemplo, ser de fácil propagação,
elevada tolerância a longas estiagens, rendimentos
satisfatórios mesmo em solos de baixa fertilidade, pouco
exigente em insumos e resistência a pragas e doenças.
Além disso, apresenta elevado teor de amido nas raízes,
admite perspectivas de mecanização desde o plantio até
a colheita sem grandes perdas de matéria seca, e permite,
também, o consórcio com inúmeras plantas
alimentícias e industriais (MARCON et al., 2007).
Essa cultura, no Brasil, encontra-se em condições
diversas, variando entre a cultura tradicional de subsistência,
com pouca ou nenhuma tecnologia e baixa produtividade de 8 a 12
toneladas ha-1,
até polos nos estados do oeste do Paraná, Mato Grosso
do Sul e noroeste de São Paulo, com plantios empresariais,
mecanizados, nos quais são empregadas tecnologias, propiciando
um produtividades de 40 toneladas ha-1,
estando em perfeita sintonia com a indústria e oferecendo
segurança de comercialização aos produtores
(SCHWENGBER, 2006).
A região sul do Estado de Mato Grosso do
Sul, além de apresentar clima e solos adequados para o cultivo
da mandioca (Manihot esculenta
Crantz), concentra também o parque industrial processador
desta tuberosa. Esta região, juntamente com os estados do
Paraná e São Paulo, constituem a maior região
produtora de fécula de mandioca do país (AGRIANUAL,
2007). Contudo, conforme destaca Leite e Leal (2007), alguns
critérios devem ser analisados para a escolha da matéria-prima
para a produção do etanol, e ainda, a produtividade do
processo, o custo de produção, os requisitos de
qualidade de solo e clima para a produção em larga
escala da matéria-prima, os resíduos gerados no
processo com valor energético, a sazonalidade da cultura, os
usos alternativos dos resíduos da matéria-prima, o
nível de difusão da cultura, o nível tecnológico
e os impactos ambientais que podem ocorrer.
Entretanto, este segmento agroindustrial, muitas vezes, não
possui tecnologia aplicada ao processo de produção ou
mesmo o processo de beneficiamento não foi aprimorado de forma
adequada, sendo necessário melhorias, principalmente no que
diz respeito a geração de resíduos que ainda não
são processados e tampouco considerados como subprodutos ou
coprodutos, sendo descartados de forma inapropriada – os
líquidos e os sólidos (CHISTÉ et al., 2007;
JASKO et al., 2011).
O processamento da mandioca e dos resíduos gerados nas
diversas etapas de processo, como mostra a figura 1, se constituem em
fontes de contaminação para o meio ambiente e, também,
são considerados como pontos críticos de desperdícios
dentro do processo (OLIVEIRA, 2013). A maioria das empresas que
processam a mandioca não realizam ou desconhece o balanço
de massa de seus processos produtivos, com isso, não possuem
dados exatos qualitativos e quantitativos quanto às suas
perdas sólidas e líquidas (AMARAL, JAIGOBIND e
JAISINGH, 2007).
Figura
1 - Fluxograma das etapas de
processamento da mandioca em uma fecularia. Fonte: Indústria
Agro Comercial Cassava S/A (2015).
Os resíduos líquidos são considerados como
problema ambiental, pois são simplesmente enviados ao sistema
de tratamento de efluentes a maior parte é descartada
diretamente no meio ambiente sem tratamento, causando impactos
ambientais (VILHALVA, 2013). Tais resíduos, geralmente, são
compostos pela água de extração da fécula
e a manipueira, pois para a extração da fécula
há a incorporação de água, e assim
diminuindo sua carga orgânica e teor de cianeto, mas aumentando
enormemente o volume de acordo com Oliveira (2007). Já os
resíduos sólidos como as cascas e a massa, compostos
pelo material fibroso da raiz e água (85%), o qual, também,
recebe o nome de farelo, bagaço ou massa de mandioca,
possuindo baixo valor comercial sendo utilizado na complementação
da alimentação animal (CEREDA, 2005; SANTOS, 2008).
Todavia, não há
um processo que seja amplamente aceito como viável do ponto de
vista econômico e que possa ser empregado em grande escala
pelas empresas processadoras de amido de mandioca, no Brasil, com a
finalidade de recuperar o máximo possível de amido e
para processar o bagaço transformando-o em subproduto. Isto
porque além do teor de umidade do bagaço, que
geralmente se apresenta em torno de 80% (m m-1)
e da dificuldade de transporte e armazenamento, uma vez que este
material é altamente perecível (WOICIECHOWSKI et al.,
2013). Neste contexto este estudo
possui por objetivo realizar um levantamento que correlaciona a
viabilidade técnica e econômica do processo de produção
de etanol por diferentes fontes de biomassa, e avaliar as condições
físico-químicas do resíduo farelo de mandioca
bem como utilizar a educação ambiental como ferramenta
para a valoração deste resíduo.
Metodologia
A avaliação comparativa das principais fontes de
biomassa para a produção de etanol, foi de caráter
exploratório quantitativo, sendo que os procedimentos de
coleta de dados foram constituídos de uma análise
documental a respeito das características tecnológicas
das fontes renováveis com potencial para produção
de etanol combustível.
O resíduo do farelo de mandioca, foi gentilmente fornecido
pela empresa, Indústria Agro Comercial Cassava S/A, localizada
na cidade de Glória de Dourados-MS, Rua Cassava S/N. No qual
foram realizadas as análises físico-químicas
como teor de umidade e cinzas do farelo foram realizadas no
laboratório de Análises da referida indústria,
de acordo com a metodologia adaptada do Instituto Adolfo Lutz, ed.
2008.
Resultados
Nas análises das características tecnológicas os
dados obtidos correlacionam a potencialidade das matérias-primas,
para a possível produção de bioetanol. Na Tabela
1, estão apresentados os atributos de cada cultura necessárias
para produção de etanol. Na comparação
quanto ao teor de carboidrato o milho apresenta o percentual mais
elevado, 80%, já a cana-de-açúcar o mais baixo
14%.
Conforme Weschenfelder (2011), as matérias-primas ricas em
carboidratos podem ser divididas em diretamente fermentáveis,
como a cana-de-açúcar que não precisam de
conversão prévia do carboidrato e as indiretamente
fermentáveis que necessitam passar por um processo de
hidrólise antes da fermentação, afim de
torna-las propicias a ação dos microrganismos.
Na produtividade de matéria-prima por
tonelada pode-se observar que a cana-de-açúcar
sobressaiu as demais, 75 t ha-1
e, o milho apresentou a menor produtividade 5 t ha-1,
as demais culturas são consideradas como intermediárias.
De acordo com Rodrigues (2010) a produtividade
nacional para a cultura da cana-de-açúcar, apesar de
sua importância econômica para o Brasil, é
considerada baixo em média 75 t ha-1,
no entanto, atualmente, a principal estratégia adotada para o
aumento da produtividade são os programas de melhoramento
genético, que buscam o desenvolvimento de cultivares
melhoradas e mais produtivas, tolerantes a variações
bióticas e abióticas, de modo a se extrair o potencial
máximo da cultura sob condições específicas.
A cultura do milho, no Brasil, na safra 2011/2012
foi de 72,8 milhões de toneladas correspondendo a 15,1 milhões
de ha com produtividade média de 4,8 t ha-1
segundo dados da Companhia Nacional de Abastecimento (2012), contudo
esta produtividade é considerada baixa, uma vez que a
produtividade desta cultivar está diretamente relacionada com
o potencial produtivo da cultura que estima ser de 19 t ha-1
(ASSIS et al. 2006).
Na comparação do rendimento de
etanol constatou-se que, embora o milho possua uma conversão
de 537 L t -1,
este necessita de hidrólise, já na cana-de-açúcar
o rendimento de etanol foi em 94 L t -1
com fermentação direta, as demais fontes apresentaram
conversão de etanol acima de 150 L t -1
porém necessitam de hidrólise, uma vez que são
indiretamente fermentescíveis. De acordo com Taborda (2015) o
alto rendimento em conversão de etanol verificado para o milho
está relacionado ao alto teor de amido presente nesta
matéria-prima, a cana-de-açúcar apresenta
rendimento baixo devido à alta diluição de
açúcar nos colmos.
Estudos realizados pela Empresa Brasileira de
Pesquisas Agropecuária (2011) apontam que agregando tecnologia
à produção é possível obter
rendimento de batata-doce e de mandioca na ordem de 40-60 toneladas
ha-1
com teores de amido na faixa de 25%.
Tabela
1 - Analise comparativa das principais
fontes de biomassa com potencial para a produção de
etanol.
Matéria-prima
|
Teor
de
Carboidratos
(%)
|
Produção
(t
ha-1)
|
Rendimento
médio
de etanol (L t -1)
|
Cana-de-açúcar1
|
14
|
75
|
94
|
Mandioca1
|
25
|
14
|
168
|
Milho1
|
80
|
5
|
537
|
Batata-doce2
|
31
|
12
|
208
|
Fonte:
1IBGE
(2014); 2
IBGE (2011).
Podemos observar que ocorreram variações
dentre as operações unitárias analisadas em
relação ao farelo de mandioca (Tabela 2). O teor de
umidade, encontrado na amostra, foi de 7,6g 100g-1,
e de cinzas de 1,46g 100g-1,
os resultados mostraram-se baixo em comparação ao valor
de referência provavelmente isto tenha ocorri devido a variação
de ajustes no processo de extração, sendo o teor de
amido 83,87g 100g-1,
demonstrando o grande potencial deste resíduo. Na avaliação
do teor de fibra bruta de 13,50g 100g-1
e de proteínas 1,80g 100g-1.
De acordo com LEONEL e CEREDA (2000), pode ocorrer grande variação
nesta composição devido a eficiência e ao ajuste
do processo de extração do amido. Ademais, este
processamento é feito sob condições tecnológicas
de baixo controle, quanto maior a eficiência de extração,
menor a concentração de amido no farelo.
Em trabalho desenvolvido por Da Costa (2004), o
qual foi caracterizado o resíduo sólido do processo de
produção de fecularia, foi encontrado um teor de cinzas
de 1,14g 100g-1
e 9,27g 100g-1.
Rodrigues; Caliari, e Asquieri (2011), em seus estudos obtiveram, na
avaliação do farelo de mandioca do cultivar IAC-12, 12g
100g-1
de umidade e, 1,98g 100g-1
de cinzas.
Estudos realizados por Camargo; Leonel e Mischan
(2008), caracterizaram o farelo de mandioca para uso na produção
de biscoitos extrusados de polvilho azedo, encontraram valores de
79,32g 100g-1
para amido. Na análise do bagaço de mandioca da
cultivar IAC-12, cultivada na região de Goiânia, os
resultados obtidos de proteínas foram de 2,3 g 100 g-1
(SOUZA, 2011), em nossos estudos obtivemos o valor de 1,80g 100g-1
maior que o valor de referência e menor do que citado na
literatura. Pode-se observar que os valores encontrados neste estudo
diferiram dos valores de referência e o da literatura, talvez
isto tenha ocorrido devido as condições de ajustes do
processamento das agroindústrias.
Tabela
2 - Avaliação das
condições físico-químicas do resíduo
farelo de mandioca.
Matéria
seca
|
Farelo
(g100g-1)
|
Valor
Referência
|
Umidade
|
7,6
|
12,0**
|
Cinzas
|
1,46
|
1,3*
|
Amido
|
83,87
|
79,32*
|
Fibra
bruta
|
13,50
|
9,9*
|
Proteína
|
1,80
|
0,92*
|
Fontes
dos valores de referência: *
CAMARGO et al. (2008); ** RODRIGUES et al. (2011).
Conclusão
As análises da comparação das biomassas
apresentaram suas potencialidades para a utilização na
produção de etanol.
Os dados obtidos, com as análises físico-químicas
do bagaço de mandioca, demonstraram que este resíduo
possui, principalmente, nutrientes e fibras que podem ser utilizados
em processos diversos, além de possuir um teor de amido que
pode ser reaproveitado para a produção de
biocombustível.
Agradecimentos
O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação
de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior -
Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001, Fundação
de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciência e Tecnologia do
Estado de Mato Grosso do Sul (FUNDECT), Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq),
Programa de Pós-Graduação em Recursos Naturais
(PGRN), a Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul e a Indústria
Agro Comercial Cassava S/A.
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