Os americanos queimaram 20,6 milhões de barris de petróleo diariamente em 2006. Isso representa mais de 865 milhões de galões de petróleo. Isso alimenta seu trajeto. Ele alimenta fábricas. Ela sustenta a economia global. Mas o petróleo bruto é finito. Demora dez milhões de anos para se formar a partir da vida marinha antiga. Nós o usamos muito mais rápido do que a natureza o cria.
A produção atingirá o pico. A oferta diminuirá. Os especialistas discordam sobre quando. Alguns dizem que isso já aconteceu. Outros dizem em breve. O resultado é o mesmo. Enfrentamos uma crise energética iminente. O que acontece quando o tanque seca?
O setor energético gasta bilhões para encontrar alternativas à gasolina. Os novos combustíveis devem fazer mais do que fornecer energia. Precisamos de opções limpas para deter os gases com efeito de estufa. Precisamos de acessibilidade. Precisamos de estabilidade económica. A transição deve ser rápida. Não podemos permitir-nos uma ou duas décadas de estagnação.
Isto exige um combustível milagroso. No entanto, um está surgindo. Depois de apenas alguns anos de pesquisa, um concorrente apareceu. Ele atende a todos os requisitos.
Etanol é a chave. É álcool etílico. Vem de carboidratos vegetais. Os cientistas conheciam o seu potencial há décadas. Torná-lo barato e eficiente era o problema. Isso mudou recentemente.
Digite switchgrass. Esta grama cresce rápido. Ela prospera nos EUA. Ela cresce no Canadá. Ele se espalha pela América Central e do Sul. Algumas partes de África também são adequadas. Se as tendências atuais se mantiverem, o switchgrass poderá abastecer seu carro dentro de vinte anos. Como a grama se torna combustível?
A resposta está na previsão ensolarada para switchgrass.
A maior parte da pesquisa sobre biocombustíveis tem sido um beco sem saída. Vimos a gordura do frango. Nós olhamos para lascas de madeira. O resultado? Uma relação energética líquida sombria. Você coloca mais energia do que recebe de volta. E o custo? Íngreme. A extracção de fontes vegetais e animais é actualmente demasiado cara para competir na bomba.
Depois, há switchgrass.
Os dados estão mudando. Os números continuam melhorando. Parece real.
A grama que cresce sozinha
Switchgrass não é exótico. É uma planta perene nativa das Américas. Ela prospera em planícies abertas. É duro. Resistente. Em algumas regiões, é praticamente invasivo.
Um estudo de três anos realizado em Dakota do Norte (publicado em 2005) nos deu números concretos. Deixadas de lado, certas variedades renderam mais de sete toneladas de biomassa por acre. A biomassa é apenas o material vegetal colhido. A precipitação e o tipo de solo afetaram a tonelagem exata. Mas sete toneladas? Isso é substancial.
Não precisa de muita ajuda. Resistente à seca. Fertilizante mínimo.
Pense no que isso significa para a entrada de combustíveis fósseis. Os tratores queimam diesel. As bombas de irrigação drenam energia. A produção de fertilizantes consome muita energia. Menos dos três significa menos combustível fóssil gasto. Menos custo. Menos emissões de gases de efeito estufa.
Os proponentes argumentam que isto também aumenta a segurança energética dos EUA. Por que importar combustível quando você pode cultivá-lo na América?
Da Celulose ao Etanol
O combustível aqui é o etanol celulósico. Tudo começa com a matéria-prima switchgrass – a matéria-prima vegetal.
O processo decompõe a celulose. Esse é o componente estrutural das paredes celulares das plantas. Depois de quebrar a celulose em componentes básicos, você adiciona fermento. A fermentação acontece. Você pega álcool. Refine-o. Você tem etanol combustível.
A proposta de valor é simples: mais celulose equivale a mais etanol. Switchgrass contém aproximadamente 70% de carboidratos complexos. Celulose.
Há um bônus. Lignina. Este subproduto se forma quando a água é eliminada da celulose. É promissor. Se a lignina puder alimentar as usinas de produção de etanol, o processo se tornará autossustentável. O combustível faz o combustível.
A Matemática Energética
Michael Wang, do Laboratório Nacional de Argonne, analisou os números. Ele acompanhou tudo, desde a produção de fertilizantes até a distribuição de etanol.
Sua descoberta foi gritante. Uma unidade de entrada de energia criou dez unidades de produção.
Compare isso com o etanol de milho. Switchgrass vence facilmente.
Compare isso com a gasolina. A gasolina tem uma relação energética de 0,81. Você coloca mais energia do que gasta. É uma perda líquida.
Wang também analisou as emissões. O etanol Switchgrass pode exigir 70% menos combustível fóssil para ser produzido do que a gasolina. E o etanol E85 – uma mistura de 85% de etanol e 15% de gasolina – emite 86% menos gases de efeito estufa do que a gasolina pura.
Parece perfeito. Tudo se alinha.
Então, por que não está no seu tanque?
O processo de refino é teoricamente simples. Relativamente falando. Mas a realidade é mais confusa. A produção de etanol a partir de switchgrass enfrenta desafios específicos e persistentes. A destilação não é o problema. A dificuldade está em outro lugar.
Veremos por que é tão difícil destilar etanol desta grama na próxima página.
A promessa do switchgrass como um futuro salvador de energia está crescendo, mas o “futuro” está fazendo muito trabalho pesado aqui. Neste momento, retirar celulose da fábrica é um pesadelo logístico e financeiro.
As enzimas cuidam da decomposição. Esses catalisadores biológicos digerem carboidratos complexos e expelem celulose e dióxido de carbono. O problema? Eles são caros. Você está gastando cerca de 20 centavos por galão de etanol purificado apenas para as enzimas. A fermentação lança outra chave no trabalho. A levedura precisa de seu próprio coquetel enzimático específico, aumentando ainda mais os custos.
Albert Kausch, um geneticista de plantas, colocou um preço nesta realidade em 2006. Os métodos actuais colocam o etanol celulósico a 2,70 dólares por galão. Mais barato que gasolina, claro. Mas Kausch acha que deveria estar mais perto de US$ 1,00. Como? Desenvolvendo enzimas mais baratas. Idealmente, precisamos de uma única enzima que possa quebrar a celulose e fermentar o etanol. Uma ferramenta. Dois empregos. Desperdício zero.
A Logística do Combustível Corrosivo
Levar o combustível da refinaria até a bomba é igualmente complicado. O etanol corrói os metais. É corrosivo. Você não pode fazê-lo passar pelos mesmos oleodutos usados para petróleo e petróleo.
Então, você carrega. Grandes caminhões-tanque. Isso mata a proporção de energia. Você está queimando combustíveis fósseis para movimentar o próprio combustível. O ganho líquido de energia diminui.
Michael Wang, do Laboratório Nacional de Argonne, vê uma solução. Sistemas ferroviários. “Quando você o refina no Centro-Oeste e o transporta para o Ocidente, o transporte é um problema”, observa Wang. Use trilhos para viagens longas. Distâncias curtas? Os caminhões estão bem. O impacto de energia é insignificante lá. Mas cross-country? O transporte ferroviário é a única maneira de evitar o colapso do equilíbrio energético.
Limites de terreno e metas de rendimento
Não há terreno suficiente para uma aquisição total do switchgrass. Uma análise da Universidade do Tennessee analisou os números concretos. Eles também levaram em consideração o resíduo da colheita do switchgrass – os caules, as sementes e as sobras após a colheita.
O resultado? 153 milhões de toneladas secas anualmente. Esse é o máximo. O que isso nos compra? Uma redução de 5,3% no consumo anual de gasolina nos EUA. É isso.
O Presidente George W. Bush queria 35 mil milhões de galões de combustível renovável até 2017. Esta produção fica muito aquém desse objectivo. É uma gota no oceano em relação ao consumo nacional.
Jason Grumet, da Comissão Nacional de Política Energética (NCEP), tem um ângulo diferente. Tecnologia. Ele sugere a criação de cepas de switchgrass com rendimentos mais elevados de toneladas por acre. Se conseguirmos aumentar o rendimento, a eficiência da produção de etanol aumentará um terço. E se combinarmos isso com a duplicação da eficiência de combustível dos veículos? A matemática começa a funcionar.
Quem está pagando pelo sonho?
O dinheiro está lá. Grandes jogadores estão apostando alto.
A BP Amoco destinou US$ 500 milhões à Universidade da Califórnia – Berkeley e à Universidade de Illinois – Champaign para um centro de pesquisa conjunto. A Chevron deu à Universidade da Califórnia – Davis US$ 25 milhões e à Georgia Tech US$ 12 milhões. O Departamento de Energia dos EUA entregou US$ 125 milhões ao Laboratório Nacional de Oak Ridge.
Não é apenas caridade corporativa. Essas empresas querem ajuda do governo. Eles estão pedindo garantias de investimento e incentivos fiscais. Eles precisam que os financiadores se sintam seguros ao investir dinheiro na tecnologia celulósica.
O entusiasmo é palpável. O apoio público é elevado. O dinheiro está fluindo. É fácil imaginar um mundo onde o switchgrass encherá seu tanque em algumas décadas.
Mas os céticos permanecem. Alguns duvidam que a grama possa funcionar. Outros se preocupam com as consequências se isso acontecer.
Críticas aos Biocombustíveis
O confronto entre Switchgrass e etanol de milho
A batalha pelo futuro da matéria-prima para biocombustíveis está esquentando. É milho versus switchgrass, e as apostas são regionais. Como a geografia determina o que cresce e onde, muitas áreas têm interesse em qual cultura será vencedora. Quando olhamos para os números concretos – custos de produção, rácios energéticos e emissões de gases com efeito de estufa – o etanol à base de milho simplesmente não consegue competir com o etanol derivado do switchgrass.
Os processos são diferentes. O etanol de milho utiliza apenas o grão. Você sabe, a parte que os humanos comem. O resto é desperdício. Ironicamente, esse resíduo poderia teoricamente ser usado para etanol celulósico, mas comercialmente é descartado. Switchgrass segue um caminho diferente. Ele processa toda a planta, ou pelo menos as partes fibrosas significativas que o milho ignora.
Uso da terra e eficiência de rendimento
Os requisitos de terra favorecem a grama perene. Em Iowa, onde o solo está acima da média, o milho rende cerca de 4,8 toneladas por acre. Isso é decente. Mas um estudo de 2005 em Dakota do Norte mostrou que o switchgrass rende cerca de sete toneladas por acre. Mais importante ainda, switchgrass não precisa de solo superficial de primeira qualidade. Ela prospera em terras marginais.
O Laboratório Nacional de Oak Ridge fez as contas para ampliar isso. O seu relatório concluiu que abastecer 50% dos veículos dos EUA com etanol exigiria 180 milhões de acres de switchgrass. Isso representa 40% de todas as terras agrícolas dos EUA. Isso soa como um enorme pedaço de terra.
Jason Grumet, da National Corn to Ethanol Progress Coalition, tem um contraponto. Ele acredita que o progresso constante em P&D poderia reduzir a necessidade de terras para 30 milhões de acres em 20 a 30 anos. Esse número é significativo porque corresponde aproximadamente à área plantada no Programa de Reservas de Conservação (CRP).
A controvérsia do programa da Reserva de Conservação
O CRP paga aos agricultores para deixarem as terras em pousio. Reduz o impacto ambiental agrícola. O argumento de Grumet implica que poderíamos produzir combustível nestas terras ociosas existentes. Os críticos têm uma opinião diferente.
Os céticos salientam que as terras do CRP são reservadas precisamente porque não podem produzir colheitas de alta qualidade. Se as grandes empresas de energia começarem a injetar dinheiro na produção de switchgrass, o seu objetivo será o rendimento máximo. Alto rendimento requer bom solo. Portanto, as empresas podem eventualmente preferir terras aráveis a terras marginais.
Isso cria um conflito direto. A produção de energia poderia canibalizar a produção de alimentos.
Comida vs. Dinâmica de Combustível
Já utilizamos uma pequena porção das culturas alimentares como combustível. Se os biocombustíveis se tornarem a nossa principal fonte de energia, a competição pela terra intensifica-se. O Dr. Eric Holt-Gimenez, do Instituto de Política Alimentar e de Desenvolvimento, alerta para os efeitos económicos em cascata.
Quando os preços dos combustíveis sobem, os preços dos alimentos acompanham. É uma questão de custos de produção e transporte. Holt-Gimenez argumenta que se os alimentos e a energia competirem pela mesma terra, a relação torna-se recíproca. Os preços dos alimentos poderão aumentar os custos da energia, tal como os custos da energia aumentam os custos dos alimentos.
Há também uma preocupação humanitária. Os programas de excedentes alimentares para países famintos poderão esgotar-se. Por que? Porque os excedentes alimentares são mais fáceis de converter em biomassa para etanol do que de transportar como ajuda.
Ceticismo e Momentum
Nem todo mundo está convencido. Alguns pesquisadores acreditam que o entusiasmo em torno do etanol celulósico é muito otimista. Eles citam estudos que mostram uma relação energética inferior à anunciada. Esses estudos são em menor número. Eles recebem muito menos atenção.
A narrativa predominante é mais otimista. Se o financiamento e a opinião pública servirem de indicador, o etanol switchgrass está avançando. A tecnologia ainda não é perfeita. A cadeia de abastecimento não está comprovada em escala. Mas a direção é clara.
Estamos mudando de um modelo que prioriza os alimentos para um modelo que prioriza a energia. O solo decidirá quais culturas crescerão. O mercado decidirá quais etiquetas de preços serão mantidas. O resultado permanece incerto.
O custo real da gasolina verde
Os números na página são fáceis de interpretar mal. Você vê um resultado de laboratório e pensa que a revolução está aqui. Não é.
O etanol de milho é um perdedor líquido de energia se você contar cada gota de diesel usada pelo trator e cada quilowatt-hora que ilumina a destilaria. O retorno energético do investimento é escasso. Marginal. Switchgrass muda a matemática.
Ela cresce em terras que o milho não pode tocar. Não necessita de replantio anual. Você colhe uma vez, espera dois anos e colhe novamente. O sistema raiz permanece estável. Ele contém solo. Ele sequestra carbono de uma forma que as culturas em linha nunca fazem.
Por que Switchgrass vence o milho
A maioria das pessoas assume que todos os biocombustíveis são criados iguais. Eles não são.
O milho requer fertilizantes nitrogenados pesados. Esse fertilizante libera óxido nitroso, um gás de efeito estufa muito mais potente que o CO2. Grama? Ele fixa seu próprio nitrogênio do ar. Zero fertilizante necessário após o segundo ano.
O rendimento por acre é inferior ao teor de amido do milho, sim. Mas o custo dos insumos é próximo de zero. Você não compra sementes toda primavera. Você não está cultivando todo outono. Você está apenas cortando a grama.
“A pesquisa da Switchgrass visa criar etanol para alimentar veículos a US$ 1 por galão.” – Newswise, dezembro de 2006
Esse preço não é mágico. É agronomia. É biologia. É a diferença entre alimentar uma máquina e alimentar um gramado.
A lacuna de infraestrutura
Saber que funciona é uma coisa. Colocá-lo em seu tanque é outra.
Não temos as bombas. Não temos silos de armazenamento para etanol celulósico em escala. As refinarias que existem hoje são construídas para milho. Eles são quentes, ácidos e frágeis. Switchgrass é mais difícil. Rico em lignina. Requer diferentes enzimas. Diferentes perfis de calor.
O Departamento de Energia está investindo dinheiro em P&D. O Laboratório Nacional de Oak Ridge está decifrando o código da hidrólise enzimática. Eles querem quebrar a celulose sem queimá-la. Sem desperdício.
Mas a política avança mais lentamente do que a ciência. Os créditos fiscais favorecem culturas estabelecidas. O lobby do milho é cheio de recursos. Switchgrass é uma planta perene em um mundo de plantas anuais.
Onde ela cresce?
Não em todos os lugares.
Ela prospera em terras marginais. Oeste da Dakota do Norte. As Dakotas. Partes do Centro-Oeste onde a produção de milho cai devido à qualidade do solo. Não compete com a produção de alimentos porque não quer ser alimento.
No Brasil, o etanol de cana-de-açúcar funciona por causa do clima. Nos EUA, temos área plantada. Só nos falta a cadeia de processamento.
A Reserva Estratégica de Petróleo permanece ociosa, repleta de petróleo proveniente de regiões geopoliticamente instáveis. Imagine encher esses tanques com etanol de switchgrass local. A segurança energética não consiste em encontrar mais petróleo. Trata-se de dissociar-se do preço à vista global.
O resultado final
É melhor para o meio ambiente?
Sim. Mas não porque seja “verde”. Porque é eficiente.
O etanol de milho economiza talvez 20% em energia líquida. Grama? As estimativas variam de 200% a 900% dependendo do estudo e do método de processamento. Wang, do Argonne National Lab, mostra reduções significativas de GEE. Lang, da Cornell, era cético em relação ao milho. Ele não tem sido tão duro com a grama.
A tecnologia existe. A colheita existe. A terra existe.
Só precisamos parar de tentar destilar grãos e começar a destilar resíduos.
