Pesquisadores da FEA apresentam método a vácuo
que aumenta capacidade de produção e reduz custos

Sistema triplica produtividade no processo de destilação do etanol

LUIZ SUGIMOTO

Um sistema desenvolvido na Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA) da Unicamp, permite triplicar a produtividade em dornas de fermentação alcoólica, a partir de melaço de cana-de-açúcar para destilação do etanol, além de oferecer importante redução de custos no processo industrial. O novo método, cujos direitos de propriedade intelectual já foram solicitados, é fruto da tese de doutorado de Daniel Atala, com a orientação do professor Francisco Maugeri Filho e financiamento da Fapesp. Os pesquisadores aguardam agora uma parceria com a indústria, a fim de implementar um projeto piloto para testar e aprimorar, em grande escala, o processo aprovado em laboratório.

Processo é totalmente controlado por computador

Francisco Maugeri explica que tradicionalmente as destilarias brasileiras adotam um sistema de fermentação chamado de descontínuo ou de batelada alimentada, em que os tanques precisam ser esvaziados ao término de cada fermentação. Nos últimos anos, surgiram os sistemas contínuos, que funcionam sem parar do início ao final da safra, salvo acidentes de percurso, e em que a alimentação de uma dorna e a retirada do produto ocorrem na mesma vazão. “A pesquisa de doutorado aproveita este conceito de fermentação contínua, incluindo a extração a vácuo do etanol”, afirma o professor da FEA.

A limitação da técnica convencional está na toxidade do etanol para o microorganismo que promove a fermentação. Quando alcança 9º ou 10º GL (graus por litro), o álcool já começa a inibir completamente a atuação do microorganismo. Com isso, a alimentação de açúcar – composto convertido em álcool – só pode chegar ao máximo de 18% (ou 180 gramas por litro) do caldo de fermentação. “Para entender o princípio do nosso método a vácuo, é preciso lembrar que o etanol é mais volátil, evapora mais rapidamente do que os outros componentes. Ao entrar em ambiente de baixa pressão, o etanol evapora e passa para o condensador”, simplifica Maugeri.

Daniel Atala fornece mais detalhes sobre o processo: “Toda a usina possui um ou mais fermentadores, que são tanques fechados de grandes proporções, acoplados a centrífugas. No laboratório, utilizamos um filtro para fazer a função da centrífuga e bombas helicoidais para a circulação do meio de fermentação do sistema. Quando o caldo rico em etanol entra no tanque despressurizado (tanque flash), uma fração do álcool evapora e, posteriormente, é condensada em outro reservatório”, explica. Segundo o pesquisador, o álcool sai do processo de evaporação com uma concentração intermediária de 50º GL (ou 50%), enquanto que no processo tradicional este valor gira em torno de 9% ou 10%.

Produtividade – Francisco Maugeri observa que a retirada do etanol – o fator inibidor – permite alimentar o fermentador com muito mais açúcar. “Se o normal é 180 gramas por litro, em laboratório já chegamos a 350 gramas, existindo a possibilidade de triplicar a quantidade de açúcar, o que depende do aperfeiçoamento do sistema e, esperamos, dentro de uma planta industrial. Em suma, uma única dorna poderia produzir o equivalente a três tanques”, afirma. O professor acrescenta que um caldo mais concentrado leva à produção de menos linhaça, resíduo que obriga a indústria a encher caminhões para despejá-lo como fertilizante em plantações a quilômetros de distância. “Seriam três vezes menos caminhões ou viagens”, compara.

Um dos grandes ganhos do ponto de vista econômico, contudo, estaria na eliminação da necessidade de resfriamento das dornas. Maugeri informa que a fermentação alcoólica libera muito calor e, sem um sistema de resfriamento, a temperatura do caldo de fermentação chegaria a 45º ou 50º, insuportável para o microorganismo. Atualmente, como as dornas são muito grandes, o resfriamento só pode ser conseguido com trocadores de placas externos, por onde circula água fria. Trocadores são os equipamentos mais dispendiosos de uma usina e de manutenção também caríssima.

“Ao fim de cada safra, é preciso trocar as vedações, remover as incrustações das placas e, às vezes, trocá-las. Além disso, é preciso ter um sistema de tratamento de água e uma torre de resfriamento, o que implica gastos adicionais e o uso de fungicidas. O nosso sistema aproveita uma propriedade que chamamos de calor de evaporação: o álcool, quando evapora, retira calor do meio, o que elimina a necessidade de trocadores de calor, a temperatura se auto-regula. É um ganho fantástico”, ressalta o professor.

Controle remoto – Daniel Atala anuncia, ainda, que o processo é totalmente controlado por computador, inclusive à distância, utilizando-se um software desenvolvido por eles que permite tomada de dados e controle geral do processo, inclusive da temperatura e da intensidade do vácuo – que tem relação direta com a concentração de álcool. “Se uma variável operacional sair das condições desejadas, o programa emite um alerta e envia uma mensagem via celular ou e-mail para o operador responsável pela câmara. De qualquer ponto, o operador pode enviar um comando pelo próprio celular ou acessar a página na Internet, fazendo a regulagem”, garante.