O documento discute a transição das usinas de cana-de-açúcar para biorrefinarias sustentáveis, com foco na descarbonização do setor. Explica que a descarbonização envolve a adoção de tecnologias limpas para reduzir emissões, como uso de fontes renováveis de energia, cogeração e produção de biogás. Também discute medidas para melhorar a eficiência energética e investir em pesquisa de novas tecnologias para um setor de baixo carbono.

1. Márcio Venturelli
Das Usinas Sucroenergéticas para as
Biorrefinarias – o Futuro do Setor

2. Ésempre difícil falar de futuro, mas
propomos aqui um olhar para setor que não
para de evoluir em tecnologias e entregar
alto valor para nosso país, com visão
operacional e um olhar na área de
bioenergia, gostaríamos de propor este
desafio de olhar o que vem pela frente, e que
fosse compartilhado com quem não
conhece a história e o funcionamento das
usinas e, com quem está refletindo sobre as
mudanças do setor, que continua evoluindo
em termos de opção de Energia e
Tecnologia Limpa, que seguramente, fez
história no Brasil, é de suma importância e
tudo indica que cada vez mais, será
protagonista nestes momentos de
Descarbonização, Transição Energética e
Digitalização.
Entendendo a questão da
descarbonização
A descarbonização nas usinas refere-se ao
processo de redução das emissões de
carbono e de outros gases de efeito estufa
provenientes das atividades de produção.
Isso envolve a adoção de tecnologias mais
limpas e sustentáveis, a melhoria da
eficiência energética, o uso de fontes de
energia renovável e a implementação de
práticas que minimizem o impacto
ambiental. O objetivo da descarbonização é
mitigar as mudanças climáticas e promover
a sustentabilidade ambiental, ao mesmo
tempo em que busca o desenvolvimento
econômico e a competitividade das
indústrias. A descarbonização na indústria é
uma parte essencial dos esforços globais
para alcançar metas de redução de emissões
e transitar para uma economia de baixo
carbono.
Existem várias medidas e tecnologias que
estão sendo adotadas para promover a
descarbonização nas usinas, incluindo:
Uso de fontes de energia renovável: A
substituição de combustíveis fósseis por
fontes de energia renovável, muitas usinas
já utilizam biomassa, como o bagaço de
cana-de-açúcar, para gerar energia elétrica e
térmica.
Cogeração de energia: A cogeração é uma
prática comum nas usinas de açúcar e
álcool, em que o calor residual gerado
durante o processo de produção é
aproveitado para gerar energia elétrica. Isso
aumenta a eficiência energética das usinas e
reduz a necessidade de energia proveniente
de fontes não renováveis.
Produção de biogás: A decomposição da
vinhaça, um subproduto da produção de
etanol, sendo aproveitada para a produção
de biogás, que é uma fonte de energia
renovável. O biogás pode ser utilizado para
gerar eletricidade ou ser convertido em
biometano para uso como combustível
veicular.
Eficiência energética: Melhorar a eficiência
energética nas usinas é fundamental para
reduzir o consumo de energia e,
consequentemente, as emissões de carbono.
Isso pode ser alcançado por meio de
atualização de equipamentos, uso de
tecnologias mais eficientes, como motores
elétricos de alto rendimento, e
implementação de práticas de gestão
energética.
Uso de tecnologias de baixo carbono: O
investimento em tecnologias de baixo
carbono, como a produção de etanol de
segunda geração (2G) a partir de bagaço ou
palha de cana-de-açúcar, ajuda a reduzir as
emissões de gases de efeito estufa. Essas
tecnologias permitem a utilização de

3. resíduos agrícolas como matéria-prima para
a produção de biocombustíveis, evitando o
uso de cultivos adicionais.
A descarbonização nas usinas de açúcar e
álcool é um processo contínuo que requer
investimento em tecnologias limpas,
mudanças nas práticas de produção e gestão
eficiente dos recursos. Ao adotar medidas
de descarbonização, as usinas contribuem
para a redução das emissões de gases de
efeito estufa, promovendo a
sustentabilidade ambiental e cumprindo
metas de redução de carbono. Além dos
benefícios ambientais, a descarbonização
também pode trazer vantagens econômicas,
como a redução dos custos com energia e a
valorização dos produtos no mercado.
A transição para uma usina de açúcar e
álcool com baixa emissão de carbono requer
um planejamento estratégico e
investimentos significativos em tecnologias
e infraestrutura. Além das medidas
mencionadas anteriormente, outras ações
podem ser adotadas, tais como:
Melhoria no manejo agrícola: Práticas
agrícolas sustentáveis, como o uso de
técnicas de plantio direto, rotação de
culturas e manejo integrado de pragas,
podem reduzir a necessidade de fertilizantes
químicos e pesticidas, contribuindo para a
redução das emissões de gases de efeito
estufa.
Uso de bioplásticos e produtos de biomassa:
As usinas podem explorar oportunidades de
produção de bioplásticos a partir de fontes
renováveis, como a cana-de-açúcar. Além
disso, subprodutos da produção de açúcar e
álcool, como a torta de filtro e a vinhaça,
podem ser utilizados na fabricação de
fertilizantes orgânicos, reduzindo a
dependência de produtos químicos.
Parcerias e programas de certificação: A
participação em parcerias e programas de
certificação pode ajudar as usinas a
demonstrarem seu compromisso com a
descarbonização. Certificações como o
RenovaBio, no Brasil, incentivam a
produção de biocombustíveis de baixa
emissão de carbono, proporcionando
benefícios fiscais e maior reconhecimento
no mercado.
Pesquisa e desenvolvimento: A pesquisa
contínua e o desenvolvimento de novas
tecnologias são essenciais para impulsionar
a descarbonização nas usinas de açúcar e
álcool. Investir em pesquisa e
desenvolvimento de tecnologias limpas,
como a produção de biocombustíveis
avançados e a captura e armazenamento de
carbono, pode abrir novas oportunidades e
viabilizar a transição para um setor mais
sustentável.
É importante ressaltar que a
descarbonização nas usinas de açúcar e
álcool não ocorre de forma isolada, mas
como parte de uma abordagem holística e
integrada, envolvendo todos os elos da
cadeia produtiva, desde a produção de
matéria-prima até a distribuição dos
produtos finais. A colaboração entre os
setores público e privado, a implementação
de políticas adequadas e o compromisso das
empresas são fundamentais para acelerar a
descarbonização e promover a transição
para um futuro mais sustentável no setor
sucroenergético.
Um pouco da história atual
O setor sucroenergético, como conhecemos
hoje, produz três grandes produtos, açúcar,
etanol e energia elétrica, ainda que tenha
alguns outros produtos. No Brasil, iniciou
seu grande crescimento através do
Proálcool, cujo objetivo foi dar uma
resposta à crise do petróleo na década de 70,

4. ainda que já produzissem açúcar, as
chamadas açucareiras, e depois nos anos 80,
estas usinas passaram a gerar energia
elétrica, tanto para consumo próprio,
quando para venda de energia,
caracterizando o que chamamos hoje de
setor sucroenergético.
Durante todos estes períodos o setor se
desenvolveu em tamanho e tecnologia, a
indústria evoluiu com sistemas e controles
que ganharam eficiência industrial e a área
agrícola, absorveu equipamentos e
maquinários.
O setor tem características tecnológicas
com altos desafios, a questão da produção,
que na verdade é uma bioprodução, as áreas
biológicas são de difícil controle, aliada ao
desafio da cultura de cana, para aumentar a
produção a cada hectare e compondo a
equação, o setor funciona em safra (7
meses) e entressafra (5 meses).
A produção de açúcar
A produção de açúcar nas usinas
sucroenergéticas envolve várias etapas,
desde a colheita da cana-de-açúcar até a
obtenção do açúcar refinado. Aqui está uma
descrição geral do processo:
Colheita da cana-de-açúcar: A colheita da
cana-de-açúcar é realizada por máquinas
especializadas que cortam a planta próxima
ao solo. As máquinas também separam as
folhas e o topo da cana, conhecido como
"ponteiro".
Preparo da cana: Após a colheita, a cana-de-
açúcar é transportada para as usinas, onde
passa por um processo de limpeza para
remover impurezas, como terra e pedras.
Em seguida, a cana é picada em pequenos
pedaços, conhecidos como "palha de cana".
Figura 1 – Fluxograma de Produção de Açúcar, Etanol e Energia Elétrica

5. Extração do caldo: A palha de cana é
enviada para os moinhos, onde é esmagada
para extrair o caldo da cana. Os moinhos são
compostos por grandes rolos que espremem
a palha para liberar o suco açucarado.
Tratamento do caldo: O caldo de cana
extraído passa por um processo de
tratamento para remover impurezas. Ele é
aquecido e clarificado com o uso de
substâncias químicas, como cal e sulfato de
alumínio, que ajudam a eliminar impurezas
sólidas e corantes.
Evaporação e cristalização: Após o
tratamento, o caldo de cana é enviado para
evaporadores, onde é aquecido para
remover grande parte da água. O líquido
concentrado é então levado para as
caldeiras, onde ocorre a cristalização do
açúcar. Nesse processo, o caldo é resfriado
lentamente, formando cristais de açúcar.
Centrifugação: Os cristais de açúcar são
separados do líquido restante (melaço) por
meio de centrifugação. As centrífugas
giram em alta velocidade, separando os
cristais de açúcar do melaço, que é uma
substância mais viscosa.
Secagem e armazenamento: Os cristais de
açúcar são enviados para secadores
industriais para remover qualquer umidade
residual. Após a secagem, o açúcar é
armazenado em silos ou embalado em sacos
para posterior comercialização.
Refinamento (opcional): Algumas usinas
sucroenergéticas possuem refinarias para
processar o açúcar bruto em açúcar
refinado, que possui cristais menores e é
mais puro. O refinamento envolve
processos adicionais, como dissolução,
filtração, decantação, evaporação e
cristalização.
A produção de etanol
A produção de etanol nas usinas
sucroenergéticas envolve várias etapas,
desde a colheita da cana-de-açúcar até a
obtenção do etanol combustível. Aqui está
uma descrição geral do processo:
Da colheita da cana-de-açúcar, preparo da
cana, extração do caldo ao tratamento do
caldo, já vistos anteriormente.
Fermentação: O caldo de cana tratado é
transferido para tanques de fermentação,
onde é misturado com leveduras
selecionadas. As leveduras convertem os
açúcares presentes no caldo em álcool, por
meio de um processo chamado
fermentação. Durante a fermentação, a
temperatura e as condições são controladas
para otimizar a produção de etanol.
Destilação: Após a fermentação, o líquido
resultante, conhecido como "vinho de
cana", passa por um processo de destilação
em colunas. Na destilação, o vinho de cana
é aquecido para separar o etanol dos demais
componentes, como água e compostos
indesejados. O etanol evaporado é então
resfriado e condensado para ser coletado.
Desidratação: O etanol obtido na destilação
geralmente contém uma pequena
quantidade de água. Para remover a água
restante e obter um teor de etanol mais
elevado, o etanol passa por um processo de
desidratação. Diversos métodos podem ser
utilizados, como destilação azeotrópica ou
o uso de peneiras moleculares, para remover
o excesso de água e produzir o etanol anidro
(livre de água) necessário para o uso como
biocombustível.
Armazenamento e distribuição: O etanol
anidro é armazenado em tanques adequados
e pode ser misturado à gasolina em
diferentes proporções, dependendo da
legislação e das exigências do mercado. O

6. etanol pode ser distribuído por meio de
caminhões-tanque ou através de oleodutos
para abastecer postos de combustível.
A cogeração de energia elétrica
A produção de energia elétrica nas usinas
sucroenergéticas, por meio da cogeração, é
um processo essencial para o setor. A
cogeração utiliza o bagaço da cana-de-
açúcar, que é um subproduto do processo de
produção de açúcar e etanol, como
biomassa para gerar energia.
Aqui está uma descrição geral do processo
de cogeração:
Geração de vapor: Após a extração do caldo
da cana-de-açúcar nos moinhos, o bagaço
resultante é direcionado para as caldeiras. O
bagaço é queimado em caldeiras de alta
pressão, gerando vapor. A queima do
bagaço libera energia térmica que é
transferida para a água, transformando-a em
vapor.
Acionamento de turbinas: O vapor gerado
nas caldeiras é direcionado para turbinas de
alta pressão. À medida que o vapor passa
pela turbina, sua energia térmica é
convertida em energia mecânica, fazendo
com que a turbina gire.
Geração de eletricidade: A energia
mecânica produzida pelas turbinas é
transmitida a geradores acoplados a elas. Os
geradores convertem a energia mecânica
em energia elétrica. A eletricidade gerada
nesse processo é utilizada para atender às
demandas energéticas das próprias usinas,
incluindo o funcionamento dos
equipamentos e processos envolvidos na
produção de açúcar e etanol.
Energia excedente: As usinas
sucroenergéticas frequentemente produzem
uma quantidade de energia elétrica além de
suas necessidades internas. Essa energia
excedente pode ser fornecida para a rede
elétrica, contribuindo para o abastecimento
de energia em áreas vizinhas. A energia
excedente é geralmente disponibilizada
como energia elétrica renovável, ajudando a
diversificar a matriz energética e reduzir a
dependência de fontes não renováveis.
O futuro das usinas
Antes de falarmos do futuro do setor, vamos
falar sobre os direcionadores da indústria do
futuro, que apontam para uma produção
Sustentável, Digital e Autônoma.
A produção sustentável na indústria refere-
se a práticas e processos de fabricação que
buscam minimizar o impacto ambiental,
preservar os recursos naturais e promover a
responsabilidade social. É uma abordagem
que busca equilibrar os aspectos
econômicos, ambientais e sociais da
produção, visando a longevidade e o bem-
estar das gerações presentes e futuras.
A produção sustentável na indústria é
essencial para minimizar o impacto
negativo das atividades industriais no meio
ambiente e na sociedade. Ao adotar práticas
sustentáveis, as empresas podem obter
benefícios econômicos, como redução de
custos operacionais, acesso a mercados
mais conscientes e aumento da eficiência.
Além disso, contribuem para a conservação
dos recursos naturais, mitigação das
mudanças climáticas e promoção do
desenvolvimento sustentável.
A indústria digital é uma planta produtiva
que utiliza tecnologias digitais avançadas
para otimizar processos de produção,
melhorar a eficiência, impulsionar a
inovação e promover a transformação
digital em toda a cadeia de valor. Essa

7. transformação envolve a integração de
tecnologias digitais em todas as áreas da
indústria, desde a concepção e
desenvolvimento de produtos até a
produção, logística, qualidade e interação
com clientes.
Esta indústria é caracterizada pelo uso
intensivo de tecnologias digitais para
impulsionar a transformação, a inovação e a
eficiência nas operações industriais,
trazendo benefícios tanto para as empresas
quanto para os consumidores.
Uma indústria autônoma através da IA
(Inteligência Artificial) é uma produção
onde os sistemas e processos são
automatizados e operados de forma
autônoma por meio de algoritmos de IA.
Essa abordagem visa aprimorar a eficiência,
a produtividade e a tomada de decisões,
permitindo que as máquinas realizem
tarefas complexas de forma independente,
com base em dados e aprendizado
automático.
Nesse contexto, a IA desempenha um papel
central, capacitando máquinas e sistemas a
realizar atividades que antes eram
exclusivas dos seres humanos. Através da
coleta, análise e interpretação de dados em
tempo real, a IA pode automatizar
processos, identificar padrões, tomar
decisões e ajustar-se às mudanças do
ambiente de maneira adaptativa, focado em
operações conhecidas e repetitivas.
Dado a visão do futuro da indústria, o setor
sucroenergético é uma indústria de energia,
que seguramente, seguirá os passos das
diretrizes globais apresentadas, somado a
característica de biotecnologias, seguirá o
rumo da Biorrefinarias, sendo geradora de
energias, estará composta em um Grid
Global sustentação e energética e sendo
Verde, por si só, já é fonte de
Sustentabilidade.
As Biorrefinarias
As biorrefinarias agregam além das
produções já apresentadas anteriormente,
novos produtos, dentro do contexto
biotecnológico da cana de açúcar, tais
como, Etanol de 2ª geração, Bioprodutos,
Biogás e Hidrogênio, além de poder
processar milho, fabricando o Etanol de
amido, conhecido com 1,5G.
A produção de etanol de 1,5G amido de
milho
A produção de etanol a partir de amido de
milho em usinas flex sucroenergéticas
envolve um processo um pouco diferente do
utilizado para a produção de etanol a partir
da cana-de-açúcar.
Aqui está uma descrição geral do processo
de produção de etanol de 1,5G a partir do
amido de milho:
Moagem: O amido de milho é submetido a
um processo de moagem para quebrar os
grãos e obter um pó fino. Esse pó de amido
será a matéria-prima para a produção de
etanol.
Hidrólise: O pó de amido de milho é
misturado com água em tanques de
hidrólise. Enzimas específicas são
adicionadas à mistura para quebrar o amido
em açúcares fermentáveis, principalmente
glicose.
Fermentação: O líquido resultante da
hidrólise, chamado de mosto, é transferido
para tanques de fermentação. Leveduras
selecionadas são adicionadas ao mosto para
converter os açúcares presentes em etanol
através do processo de fermentação.
Durante a fermentação, a temperatura e as
condições são controladas para garantir
uma produção eficiente de etanol.

8. Destilação: Após a fermentação, o líquido
fermentado, conhecido como "vinho de
milho", é submetido a um processo de
destilação. Nesse processo, o vinho de
milho é aquecido em colunas de destilação
para separar o etanol do restante dos
componentes. O etanol evaporado é então
resfriado e condensado para ser coletado.
Desidratação: O etanol obtido na destilação
contém uma certa quantidade de água, e é
necessário remover a água para obter o
etanol anidro com alto teor de concentração.
A desidratação é realizada utilizando-se
métodos como a destilação azeotrópica ou o
uso de agentes desidratantes, para retirar a
água remanescente e produzir o etanol
anidro.
Armazenamento e distribuição: O etanol
anidro obtido é armazenado em tanques
adequados e está pronto para ser utilizado
como biocombustível. Ele pode ser
distribuído para postos de combustível,
onde é misturado com gasolina em
diferentes proporções, conforme as
regulamentações e demandas do mercado.
A produção de etanol de 2ª Geração
A produção de etanol de segunda geração
(2G) a partir do bagaço ou palha da cana-
de-açúcar envolve tecnologias avançadas
que permitem a utilização desses resíduos
lignocelulósicos como matéria-prima para a
produção de etanol. Aqui está uma
descrição geral do processo de produção de
etanol 2G a partir do bagaço ou palha da
cana sucroenergética:
Pré-tratamento: O bagaço ou a palha da
cana-de-açúcar passam por um pré-
tratamento, que tem como objetivo tornar a
biomassa mais acessível para os processos
de conversão. O pré-tratamento pode
envolver tratamentos físicos, químicos ou
enzimáticos, com o objetivo de remover a
lignina, desestruturar a celulose e
hemicelulose, e facilitar a exposição dos
açúcares presentes na biomassa.
Hidrólise: Após o pré-tratamento, a
biomassa é submetida à hidrólise. Nessa
etapa, enzimas específicas são adicionadas
à biomassa pré-tratada para quebrar a
celulose e a hemicelulose em açúcares
fermentáveis, como glicose e xilose.
Figura 2 – Fluxograma de Produção de uma Biorrefinaria

9. Fermentação: O líquido resultante da
hidrólise, chamado de hidrolisado, é
transferido para tanques de fermentação.
Leveduras ou micro-organismos
selecionados são adicionados ao hidrolisado
para converter os açúcares presentes em
etanol através do processo de fermentação.
É possível utilizar diferentes micro-
organismos, como leveduras convencionais
ou bactérias termofílicas, dependendo do
tipo de açúcar presente no hidrolisado.
Destilação: Após a fermentação, o líquido
fermentado, conhecido como "vinho 2G", é
submetido a um processo de destilação para
separar o etanol do restante dos
componentes. A destilação ocorre em
colunas de destilação, onde o vinho 2G é
aquecido e o etanol evaporado é resfriado e
condensado para ser coletado.
Desidratação: Assim como no processo de
produção de etanol a partir de outras
matérias-primas, o etanol obtido na
destilação contém uma certa quantidade de
água. É necessário remover a água para
obter o etanol anidro com alto teor de
concentração. A desidratação pode ser
realizada utilizando-se métodos como a
destilação azeotrópica ou o uso de agentes
desidratantes.
Armazenamento e distribuição: O etanol
anidro obtido é armazenado em tanques
adequados e está pronto para ser utilizado
como biocombustível. Ele pode ser
distribuído para postos de combustível,
onde é misturado com gasolina em
diferentes proporções, conforme as
regulamentações e demandas do mercado.
Recuperação de subprodutos: Durante o
processo de produção de etanol 2G, podem
ser gerados subprodutos valiosos. Por
exemplo, a lignina separada durante o pré-
tratamento pode ser utilizada como fonte de
energia para alimentar a própria usina ou até
mesmo para a produção de produtos
químicos renováveis. Além disso, os
resíduos sólidos resultantes do processo,
conhecidos como "bagaço enriquecido" ou
"palha enriquecida", podem ser utilizados
como combustível para a cogeração de
energia elétrica, contribuindo para a
autossuficiência energética da usina.
Otimização do processo: A produção de
etanol 2G a partir do bagaço ou palha da
cana requer uma série de desafios técnicos
e econômicos. Portanto, é importante que as
usinas sucroenergéticas realizem pesquisas
e desenvolvimentos contínuos para otimizar
o processo. Isso envolve melhorias na
eficiência dos pré-tratamentos, no
desenvolvimento de enzimas mais eficazes
e na seleção de micro-organismos mais
produtivos, buscando maximizar a
conversão dos açúcares presentes na
biomassa em etanol.
Sustentabilidade: A produção de etanol 2G
a partir do bagaço ou palha da cana
sucroenergética é considerada uma forma
mais sustentável de produção de
biocombustível, pois utiliza resíduos
agrícolas que, de outra forma, seriam
descartados. Além disso, o processo
contribui para a redução das emissões de
gases de efeito estufa, a diversificação da
matriz energética e a valorização de
subprodutos.
A produção de Bioprodutos
Vamos conhecer um pouco sobre a
produção de alguns Bioprodutos (vinhaça e
torta de filtro) no setor:
Na produção de etanol e açúcar nas usinas
sucroenergéticas, dois dos principais
subprodutos são a vinhaça e a torta de filtro.
Aqui está uma descrição de cada um deles e

10. como ocorre a produção nas usinas
sucroenergéticas:
Vinhaça:
A vinhaça é um subproduto líquido
resultante da fermentação do caldo da cana-
de-açúcar durante a produção de etanol. Ela
contém uma alta carga de nutrientes, como
potássio, nitrogênio, fósforo e outros
elementos minerais. A produção de vinhaça
ocorre da seguinte maneira:
Após a fermentação do caldo da cana-de-
açúcar para a produção de etanol, a vinhaça
é separada do líquido fermentado,
conhecido como vinho de cana.
A vinhaça é então armazenada em tanques
apropriados para ser tratada e utilizada
como subproduto.
Geralmente, a vinhaça é tratada para reduzir
sua carga de matéria orgânica, o que pode
ser feito por meio de processos como a
evaporação, a queima direta ou o tratamento
biológico.
Após o tratamento, a vinhaça pode ser
utilizada como fertilizante na agricultura.
Ela é rica em nutrientes e pode contribuir
para a melhoria da fertilidade do solo e o
fornecimento de nutrientes essenciais para
as plantas.
Além disso, em algumas usinas, a vinhaça é
utilizada para a produção de biogás por
meio da decomposição anaeróbica. O
biogás resultante é composto
principalmente de metano e dióxido de
carbono, podendo ser utilizado como fonte
de energia renovável para a geração de
eletricidade, calor ou até mesmo como
combustível veicular.
Torta de filtro:
A torta de filtro é um subproduto sólido
resultante do processo de clarificação do
caldo da cana-de-açúcar para a produção de
açúcar. Ela é composta por bagacilho
(resíduos de bagaço), impurezas insolúveis
e cristais de açúcar. A produção de torta de
filtro ocorre da seguinte maneira:
Durante o processo de produção de açúcar,
o caldo da cana-de-açúcar passa por etapas
de clarificação para remover as impurezas e
obter o caldo mais limpo possível para a
cristalização do açúcar.
Uma das etapas de clarificação envolve o
uso de filtros para reter as impurezas sólidas
presentes no caldo. Essas impurezas são
coletadas como torta de filtro.
A torta de filtro é então separada do caldo
clarificado e pode ser utilizada como adubo
orgânico. Ela é rica em nutrientes,
especialmente potássio, e pode ser
incorporada ao solo para melhorar sua
fertilidade e fornecer nutrientes para as
plantas.
A utilização da torta de filtro como adubo
contribui para a sustentabilidade do setor
sucroenergético, promovendo a reciclagem
de nutrientes e reduzindo a dependência de
fertilizantes químicos.
A produção do Biogás
O biogás é obtido a partir da decomposição
anaeróbica da matéria orgânica presente nos
resíduos gerados durante o processo de
produção de açúcar e etanol, como o bagaço
da cana-de-açúcar, a vinhaça e a torta de
filtro.

11. O processo de produção de biogás nas
usinas sucroenergéticas geralmente envolve
as seguintes etapas:
Coleta de resíduos: Os resíduos orgânicos,
como o bagaço da cana-de-açúcar, a
vinhaça e a torta de filtro, são coletados e
direcionados para o local onde ocorrerá a
decomposição anaeróbica.
Digestão anaeróbica: Os resíduos são
introduzidos em um biodigestor, que é um
tanque hermético onde ocorre a
decomposição anaeróbica da matéria
orgânica. Nesse processo, bactérias
específicas atuam na decomposição da
matéria, liberando gases como o metano
(CH4) e o dióxido de carbono (CO2).
Captação do biogás: O biogás produzido
durante a digestão anaeróbica é captado e
armazenado para posterior utilização. O
biogás é composto principalmente por
metano, que é um gás combustível.
Purificação e tratamento: O biogás passa
por processos de purificação e tratamento
para remover impurezas, como o dióxido de
carbono e outros compostos indesejados.
Isso melhora a qualidade do biogás e o torna
adequado para uso em diferentes
aplicações.
Utilização do biogás: O biogás purificado
pode ser utilizado para gerar energia
térmica e elétrica, por meio de motores a gás
ou turbinas. Também pode ser utilizado
como combustível para veículos ou
processos industriais, substituindo
combustíveis fósseis e reduzindo as
emissões de gases de efeito estufa.
A produção de biogás no setor
sucroenergético traz diversos benefícios,
como a redução das emissões de gases de
efeito estufa, a geração de energia
renovável, a redução da dependência de
combustíveis fósseis e a utilização de
resíduos como recursos energéticos.
A produção de Hidrogênio (rota da
Reforma)
A produção de hidrogênio a partir do etanol
por meio da rota de reforma é um processo
conhecido como reforma a vapor. Essa rota
pode ser utilizada no setor sucroenergético
para a obtenção de hidrogênio a partir do
etanol. Aqui está uma descrição geral do
processo:
Pré-tratamento do etanol: O etanol, que é
produzido a partir da fermentação da cana-
de-açúcar, é submetido a um pré-tratamento
para remover impurezas e compostos
indesejáveis. Isso pode envolver etapas
como a desidratação do etanol para remover
a água presente.
Reforma a vapor: O etanol pré-tratado é
então direcionado para a unidade de
reforma a vapor. Nessa etapa, o etanol é
aquecido e misturado com vapor d'água em
alta temperatura (geralmente entre 700°C e
900°C) na presença de um catalisador,
como o óxido de níquel.
Reações de reforma: No processo de
reforma a vapor, ocorrem reações químicas
que transformam o etanol em hidrogênio e
dióxido de carbono. Essas reações são
conhecidas como reforma do etanol:
C2H5OH (etanol) + H2O (vapor d'água) →
3H2 (hidrogênio) + CO2 (dióxido de
carbono)
As reações de reforma são endotérmicas, ou
seja, requerem energia na forma de calor
para ocorrerem. O calor necessário para o
processo é fornecido pela queima de uma
parte do gás de síntese resultante das
reações de reforma.

12. Separação do hidrogênio: Após as reações
de reforma, o gás de síntese contendo
hidrogênio, dióxido de carbono e outros
componentes é resfriado e passa por uma
etapa de purificação. Nessa etapa, o dióxido
de carbono é removido do gás, resultando
na obtenção do hidrogênio puro.
Utilização do hidrogênio: O hidrogênio
obtido pode ser utilizado para diversas
finalidades, como:
• Alimentar células de combustível
para geração de eletricidade;
• Utilização em processos industriais
que requer em hidrogênio como
matéria-prima;
• Produção de amônia e outros
produtos químicos;
• Uso como combustível veicular em
veículos movidos a célula de
combustível.
A produção de hidrogênio a partir do etanol
pela rota da reforma a vapor é uma
alternativa interessante, pois o etanol é uma
fonte de energia renovável e amplamente
disponível no setor sucroenergético. Além
disso, o processo de reforma a vapor tem a
vantagem de gerar dióxido de carbono
como subproduto, o qual pode ser capturado
e armazenado, contribuindo para a redução
das emissões de gases de efeito estufa.
A Usina Digital
A transformação digital tem desempenhado
um papel fundamental nas indústrias,
impulsionando a inovação, a eficiência e a
competitividade. As usinas estão adotando
diversas tecnologias e estratégias para
promover a transformação digital em suas
operações. Aqui estão alguns exemplos de
como a transformação digital está
impactando as indústrias:
Automação de processos: A automação de
processos industriais é uma das principais
áreas de transformação digital. Isso envolve
a substituição de tarefas manuais e
repetitivas por máquinas e sistemas
automatizados, como robôs, sensores e
sistemas de controle. A automação melhora
a eficiência, reduz erros e aumenta a
produtividade, além de permitir a coleta de
dados em tempo real para tomada de
decisões mais informadas.
Internet das Coisas (IoT): A IoT
desempenha um papel importante na
transformação digital das indústrias. Por
meio da conexão de dispositivos e sensores
à Internet, é possível coletar e analisar
dados em tempo real. Isso possibilita o
monitoramento remoto de equipamentos, a
otimização do uso de recursos, a
manutenção preditiva e a melhoria da
eficiência operacional.
Big Data e análise de dados: A coleta
massiva de dados gerados por máquinas,
sensores e sistemas industriais é
aproveitada para análise e obtenção de
insights. O uso de tecnologias de big data e
análise de dados permite identificar
padrões, tendências e problemas,
possibilitando melhorias na qualidade, na
segurança e na eficiência dos processos
industriais.
Inteligência Artificial (IA): A IA
desempenha um papel cada vez mais
importante na transformação digital das
indústrias. Algoritmos de IA podem ser
usados para otimizar processos, prever
falhas em equipamentos, melhorar a
qualidade do produto, personalizar a
produção, entre outras aplicações. A IA
também é utilizada em sistemas de visão
computacional, reconhecimento de padrões
e tomada de decisões autônomas.

13. Gêmeo Digital: O gêmeo digital na
indústria é uma representação virtual em
tempo real de um produto, processo ou
sistema físico. Ele é criado através da
combinação de dados do mundo real com
modelos digitais, permitindo simular e
monitorar o desempenho e comportamento
do objeto físico de forma precisa. Esta
tecnologia que integra o mundo físico ao
digital, proporcionando uma visão virtual e
precisa de produtos, processos e sistemas.
Ele impulsiona a inovação, otimiza o
desempenho, reduz custos e aumenta a
eficiência operacional.
Realidade Virtual e Realidade Aumentada:
A realidade virtual (VR) e a realidade
aumentada (AR) estão sendo aplicadas nas
indústrias para melhorar a capacitação e a
segurança dos funcionários, a simulação de
processos e a visualização de projetos.
Essas tecnologias permitem treinamentos
imersivos, colaboração remota e
visualização de projetos em 3D, agilizando
processos e reduzindo erros.
A transformação digital nas usinas está
impulsionando a chamada Usina 4.0,
caracterizada pela integração de tecnologias
avançadas nos processos industriais. Essa
transformação tem o potencial de trazer
benefícios significativos para o setor, tais
como:
Melhoria da eficiência e produtividade: A
automação, a IoT e a análise de dados
permitem otimizar processos, reduzir
desperdícios e aumentar a eficiência
operacional. Isso resulta em uma maior
produtividade e na redução de custos.
Maior qualidade e personalização: A coleta
e análise de dados em tempo real permitem
o monitoramento e controle precisos dos
processos de produção, garantindo maior
qualidade e consistência dos produtos.
Além disso, a tecnologia digital possibilita
a personalização em massa, atendendo às
necessidades específicas dos clientes.
Melhoria da segurança: A transformação
digital permite o monitoramento contínuo
das condições de trabalho e dos
equipamentos, identificando potenciais
riscos e antecipando falhas. Isso contribui
para a segurança dos trabalhadores e a
prevenção de acidentes.
Tomada de decisões informadas: Com a
análise de dados em tempo real e o uso de
IA, as empresas têm acesso a insights
valiosos para a tomada de decisões
estratégicas. Isso permite uma gestão mais
eficaz, com base em dados concretos e
precisos.
Redução do impacto ambiental: A
transformação digital também pode
contribuir para a sustentabilidade das
indústrias. O uso de tecnologias como a IoT
e a IA pode otimizar o consumo de recursos,
reduzir a emissão de gases de efeito estufa e
promover práticas mais sustentáveis.
Maior integração da cadeia de suprimentos:
A digitalização dos processos permite uma
melhor comunicação e colaboração entre os
diferentes participantes da cadeia de
suprimentos. Isso resulta em uma maior
eficiência e agilidade na entrega de
produtos e serviços.
Novos modelos de negócio: A
transformação digital também abre portas
para novos modelos de negócio e
oportunidades de receita. A conectividade e
a digitalização permitem a criação de
serviços adicionais, como monitoramento
remoto, manutenção preditiva e contratos
de desempenho.
A transformação digital está
revolucionando as usinas, impulsionando a
inovação, a eficiência e a competitividade.

14. As usinas que adotam essa transformação
estão se posicionando de forma estratégica
para enfrentar os desafios do futuro e
aproveitar as oportunidades oferecidas pela
era digital.
A Cana Digital
O setor sucroenergético está evoluindo
rapidamente com as tecnologias digitais no
plantio de cana, a agriculta em alta
tecnologia é característica das
biorrefinarias.
A agricultura digital, também conhecida
como agricultura de precisão ou
agrotecnologia, é um campo que combina
tecnologia, dados e análise para otimizar os
processos agrícolas. Ela envolve o uso de
diferentes tecnologias digitais para coletar
informações, monitorar as condições
agrícolas, tomar decisões baseadas em
dados e melhorar a eficiência e a
produtividade no setor agrícola. Aqui estão
alguns aspectos-chave da agricultura
digital:
Monitoramento e sensoriamento: Sensores
e dispositivos conectados são usados para
coletar dados em tempo real sobre fatores
agrícolas, como umidade do solo,
temperatura, umidade do ar, radiação solar,
níveis de nutrientes, entre outros. Esses
sensores podem estar presentes no solo, nas
plantações, em drones e satélites. Esses
dados são usados para monitorar as
condições agrícolas e tomar decisões
informadas.
Sistemas de informação geográfica (SIG):
Os SIG são utilizados para mapear e
visualizar dados agrícolas, como a
distribuição de culturas, condições do solo,
topografia e outros fatores geográficos
relevantes. Essas informações ajudam os
agricultores a planejar o uso eficiente do
solo, identificar áreas de maior
produtividade e otimizar a gestão dos
recursos agrícolas.
Agricultura de precisão: A agricultura de
precisão envolve a aplicação precisa de
insumos agrícolas, como fertilizantes,
pesticidas e água, de acordo com as
necessidades específicas de cada área da
plantação. Isso é feito por meio do uso de
técnicas como aplicação variável, onde a
quantidade de insumos aplicados é ajustada
de acordo com as condições locais, evitando
desperdícios e reduzindo os impactos
ambientais.
Automação agrícola: A automação está se
tornando cada vez mais presente na
agricultura digital. Robôs e máquinas
agrícolas autônomas são utilizados para
realizar tarefas como plantio, colheita,
irrigação e pulverização de culturas. Isso
aumenta a eficiência, reduz os custos de
mão de obra e permite a realização de
tarefas de forma mais precisa e consistente.
Análise de dados e tomada de decisões: A
coleta e análise de dados agrícolas
permitem a tomada de decisões baseadas
em informações concretas. Algoritmos e
modelos são usados para processar os dados
coletados, fornecendo insights valiosos
sobre produtividade, saúde das plantas,
previsão de pragas e doenças, entre outros
aspectos. Isso auxilia os agricultores na
tomada de decisões mais informadas sobre
manejo, planejamento de culturas e
otimização de recursos.
Agricultura de contrato e rastreabilidade: A
agricultura digital também facilita o
rastreamento e a certificação de produtos
agrícolas, permitindo que os agricultores
forneçam informações detalhadas sobre a
origem, a produção e as práticas agrícolas
empregadas. Isso é especialmente relevante
para atender às demandas dos consumidores

15. por alimentos seguros, sustentáveis e
rastreáveis.
A agricultura digital tem potencial para
trazer diversos benefícios para o setor
agrícola, tais como:
Aumento da produtividade: Ao fornecer
informações detalhadas sobre as condições
agrícolas, a agricultura digital permite que
os agricultores otimizem o uso de recursos,
como água, fertilizantes e pesticidas, de
forma mais precisa. Isso resulta em maior
produtividade e eficiência nas operações
agrícolas.
Redução de custos: Ao adotar técnicas de
agricultura de precisão e automação, os
agricultores podem reduzir os custos com
insumos agrícolas, mão de obra e
manutenção. Além disso, a detecção
precoce de doenças e pragas permite a
intervenção rápida e precisa, evitando
perdas de produção e reduzindo os custos de
tratamento.
Sustentabilidade ambiental: A agricultura
digital contribui para a sustentabilidade
ambiental, pois permite o uso mais eficiente
dos recursos naturais, reduzindo o
desperdício e minimizando a poluição
causada por insumos agrícolas. Além disso,
o monitoramento contínuo das condições
agrícolas ajuda a prevenir impactos
ambientais negativos.
Melhoria na qualidade dos produtos: A
agricultura digital permite um melhor
controle das condições de crescimento das
plantas, resultando em produtos de melhor
qualidade, com características específicas
de sabor, textura e valor nutricional. Isso
atende às demandas dos consumidores por
alimentos de alta qualidade e contribui para
a valorização dos produtos agrícolas.
Gestão de riscos: Através do
monitoramento contínuo e análise de dados,
os agricultores podem antecipar e gerenciar
riscos agrícolas, como mudanças
climáticas, doenças e pragas. Isso permite a
implementação de medidas preventivas e a
tomada de decisões mais acertadas para
proteger as colheitas e garantir a segurança
alimentar.
Acesso a mercados e rastreabilidade: A
agricultura digital possibilita a
rastreabilidade dos produtos agrícolas ao
longo de toda a cadeia de suprimentos,
desde a produção até o consumidor final.
Isso aumenta a confiança dos consumidores
na origem e na qualidade dos produtos,
abrindo oportunidades para acesso a
mercados exigentes e diferenciados.
Em resumo, a agricultura digital está
revolucionando a forma como a cana é
cultivada, trazendo maior eficiência,
sustentabilidade e qualidade para o setor. A
adoção de tecnologias digitais e a utilização
inteligente de dados estão impulsionando a
transformação do setor agrícola nas usinas.
O setor continua em evolução, é exemplo de
importância e eficiência na produção
agrícola e industrial, as biorrefinarias são
parte das respostas das inquietações frente
aos desafios do século XXI para as
demandas de energia.
DAS USINAS SUCROENERGÉTICAS PARA AS
BIORREFINARIAS – O FUTURO DO SETOR
junho 2023

16. O SETOR SUCROENERGÉTICO – BIORREFINARIAS
O setor sucroenergético do Brasil desempenha um papel fundamental na economia do país, sendo um dos líderes mundiais na
produção de etanol, açúcar e energia elétrica a partir da cana-de-açúcar. Com vastas extensões de terras adequadas para o cultivo de
cana, clima favorável e uma infraestrutura sólida, o Brasil se destaca como um dos principais produtores e exportadores desses
produtos.
A produção de etanol é um dos principais pilares do setor sucroenergético. O etanol é obtido por meio do processamento da cana-de-
açúcar, que passa por diversas etapas, incluindo a colheita, moagem, fermentação e destilação. O etanol produzido é utilizado
principalmente como biocombustível, sendo misturado à gasolina para reduzir a dependência de combustíveis fósseis e diminuir as
emissões de gases do efeito estufa. O Brasil possui uma extensa frota de veículos flexfuel, capazes de utilizar tanto gasolina como etanol,
o que impulsiona a demanda interna pelo biocombustível.
Além do etanol, o setor sucroenergético brasileiro é responsável por uma significativa produção de açúcar. O açúcar é obtido a partir
do suco extraído da cana-de-açúcar, que passa por um processo de evaporação e cristalização. O Brasil é o maior produtor mundial de
açúcar, com uma produção voltada tanto para o mercado interno como para a exportação. O açúcar brasileiro é reconhecido
internacionalmente pela sua qualidade e competitividade.
Outro aspecto importante do setor sucroenergético é a geração de energia elétrica a partir do bagaço da cana-de-açúcar. Durante o
processo de produção de açúcar e etanol, o bagaço resultante é utilizado como biomassa para a geração de energia. Usinas
sucroenergéticas empregam tecnologias avançadas, como a queima do bagaço em caldeiras de alta pressão, para produzir vapor que
aciona turbinas e geradores de energia elétrica. Esse processo permite que as usinas atendam suas próprias demandas energéticas e
ainda gerem excedentes que são fornecidos para a rede elétrica, contribuindo para a matriz energética do país.
A produção de etanol, açúcar e energia elétrica, caracteriza o setor como sucroenergético, todavia, o setor está evoluindo para
Biorrefinarias, onde a indústria também está processando etanol 1,5G (geração), de milho, nas usinas flex, também o etanol de 2ª
geração, feito de bagaço ou palha, o biogás também como produto, também é um horizonte a produção de H2V (hidrogênio verde),
além dos bioprodutos.
O setor sucroenergético brasileiro possui grande importância econômica e social, cerca de 2% do PIB, proporcionando empregos em
áreas rurais e urbanas, contribuindo para o desenvolvimento regional e gerando divisas por meio das exportações. Além disso, a
produção de etanol e energia elétrica a partir da cana-de-açúcar contribui para a redução das emissões de gases do efeito estufa,
fortalecendo a posição do Brasil como um país comprometido com a sustentabilidade e a mitigação das mudanças climáticas, no
processo da descarbonização do planeta.
Márcio Venturelli trabalha há 30 anos no
mercado de Automação Industrial, desenvolveu
sua carreira ao longo do tempo com foco em
Inovação e Novas Tecnologias, especializou-se em
Digitalização e Indústria 4.0, atualmente é
Consultor de Tecnologia no Setor Sucroenergético,
Professor de Automação Industrial, como foco em
Transformação Digital.
Trabalhou em diversos projetos e implantação de
sistemas de controle e automação industrial, no
Brasil e no exterior, além de ser professor de
graduação e pós-graduação nas áreas de
automação e gestão industrial e desenvolver
pesquisa aplicada nas áreas da Indústria 4.0.
Graduado em Ciência da Computação com
especialização em Controle e Automação
Industrial, possui pós-graduação Ciência de Dados,
Gestão Industrial e Tecnologia do Petróleo e Gás e
MBA em Estratégica de Negócios.