FUNDAMENTOS DE BIOENERGIA - AULA 5

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AULA 5 
FUNDAMENTOS DE 
BIOENERGIA 
Profª Maria de Fátima dos Santos Ribeiro 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Esta aula tem como objetivo apresentar os conceitos de cadeia produtiva, 
complexos agroindustriais e biorrefinarias e, para tanto, está organizada da 
seguinte forma: inicialmente vamos abordar os conceitos relacionados acima e, a 
seguir, vamos exemplificar, com os complexos agroindustriais sucroenergético e 
as cadeias produtivas do biogás, do biodiesel e o complexo agroindustrial da 
madeira. 
CONTEXTUALIZANDO 
A energia da biomassa é um produto que está inserido em um sistema que 
gera, além da energia, outros produtos e serviços de interesse econômico e 
ambiental. Compreender como um produto energético gerado a partir da biomassa 
se insere em um contexto produtivo mais amplo é de fundamental importância, 
porque uma mesma matéria-prima pode gerar produtos que competem entre si em 
termos de mercado. Por exemplo, a soja produz óleo que pode ser transformado 
em biodiesel, mas também pode ser transformado em óleo comestível ou, ainda, o 
grão pode ser exportado como commodity. Por mais que haja interesse no 
biodiesel, o mercado em última análise é que vai definir o destino mais interessante 
do grão de soja, a não ser que existam instrumentos (normalmente, as políticas 
públicas) que atuem como reguladores e que, a despeito das forças do mercado, 
direcionem o uso das matérias-primas para fins energéticos. Assim, é necessário 
compreender todo o sistema produtivo no qual o produto energético está inserido. 
TEMA 1 – CONCEITOS DE CADEIA PRODUTIVA, COMPLEXOS 
AGROINDUSTRIAIS E BIORREFINARIAS 
Os conceitos de cadeia produtiva e complexo agroindustrial estão 
interrelacionados e derivam da teoria geral dos sistemas (Castro, 2001). A energia 
da biomassa é um produto oriundo de cadeias produtivas e complexos 
agroindustriais (CAIs), e, portanto, é necessário comprender esses contextos 
produtivos mais amplos nos quais a energia da biomassa se insere. 
 Aplicando esses conceitos aos produtos energéticos, podemos considerar 
que uma cadeia produtiva é analisada tomando-se como ponto de partida o 
produto (por exemplo, o etanol), e o complexo agroindustrial (CAI) é analisado 
tomando-se como ponto de partida a matéria-prima (por exemplo, a cana-de-
 
 
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acúcar). Dessa forma, um complexo agroindustrial poderá conter várias cadeias 
produtivas, uma vez que uma mesma matéria-prima (cana-de-açúcar) vai gerar 
vários produtos (etanol, acúcar, bioeletricidade e outros). 
Um esquema geral de cadeia produtiva é apresentado na Figura 1. Verifica-
se que uma cadeia produtiva é composta por vários elos, e cada elo representa 
um subsetor. O primeiro elo são os fornecedores de insumos, por exemplo, os 
fertilizantes para as culturas energéticas, as rações e os medicamentos para as 
criações que vão gerar os dejetos que serão biodigeridos e transformados em 
biogás, válvulas, bombas e tubulações para a construção de biodigestores, 
máquinas e equipamentos em geral. O segundo elo é representado pelas 
propriedades rurais, que é onde a matéria-prima (por exemplo, os colmos da cana-
de-açúcar, os grãos de soja etc) será produzida. A seguir, a agroindústria ou usina 
vão transformar essa matéria-prima em produtos, que podem ser energéticos (por 
exemplo, o etanol e o biodiesel) ou outros produtos como o óleo comestível, 
farelos para a alimentação animal, açúcar e outros. O próximo elo é representado 
pelo atacadista (ou as distribuidoras, como a Petrobras) e o varejista (por exemplo, 
os postos de gasolina). Na extremidade da cadeia, está o consumidor final. 
Esse sistema produtivo está inserido em um ambiente institucional e 
organizaconal que influencia favorecendo ou não as atividades produtivas. Simioni 
et al. (2007) definem esses ambientes da sequinte forma: 
• O ambiente organizational é constituído pelas orgfanizações corporativas, 
os sindicatos, os institutos de pesquisa e difusão de tecnologias, além de 
políticas setoriais privadas. Eles estão presentes na maioria das cadeias 
agroindustriais brasileiras e atuam como representantes na organização e 
reivindicadores junto a órgãos públicos, na cooperação entre os agentes e 
no suprimento de informações. 
• O ambiente institucional comtempla o sistema legal de solução de disputas, 
as tradições e os costumes, o sistema político e as políticas 
macroeconômicas, tarifárias, tributárias, comerciais e setoriais adotadas 
pelo governo, assim como por governos de outros países, parceiros 
comerciais e concorrentes. O ambiente institucional refere-se ainda a 
questões como grau de abertura da economia, taxa de câmbio, crédito, 
políticas regulatórias e infraestruturais. 
Derivado do conceito de cadeia produtiva, temos o conceito de complexo 
agroindustrial, o qual engloba várias cadeias produtivas. Por exemplo, o complexo 
 
 
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agroindustrial da soja engloba a cadeia produtiva do óleo de soja e a cadeia 
produtiva do biodiesel. O complexo da madeira engloba a cadeia produtiva dos 
pellets, a cadeia produtiva dos laminados etc. 
Dessa forma, uma cadeia produtiva é identificada e nomeada a partir do 
produto, enquanto o complexo agroindustrial é nomeado e identificado a partir da 
matéria-prima. 
A importância de se adotar o enfoque de cadeia produtiva/CAI reside no 
fato de que, dentro de um complexo agroindustrial, o desempenho de uma cadeia 
produtiva vai afetar diretamente o desempenho de outra, sobretudo no caso dos 
commodities, cujo preço é definido nos mercados externos. Por exemplo, no CAI 
da cana-de-açúcar, uma alta de preços do açúcar no mercado internacional fará 
com que as usinas direcionem a matéria-prima para a produção de açúcar, em 
detrimento da produção de etanol. Da mesma forma, no CAI da soja, uma alta de 
preços da soja (grão) no mercado internacional vai afetar a disponibilidade de óleo 
para a produção de biodiesel. Portanto, o conhecimento da dinâmica dos CAIs é 
de extrema importância para a sustentabilidade da produção de energia a partir 
da biomassa. 
Mais recentemente, foi introduzido na literatura o conceito de biorrefinarias, 
que são unidades produtivas que integram processos e tecnologias capazes de 
produzir alimentos, rações, biofertilizantes, produtos químicos de elevado valor 
agregado e energia (calor e eletricidade). Esses produtos oriundos de processos 
de conversão da biomassa são denominados produtos de base biológica, também 
conhecidos como basebio (Favaro; Miranda, 2013). Esse conceito está muito 
relacionado ao conceito de compelxo agroindustrial, sendo que a biorrefinaria 
refere-se ao empreendimento, e o complexo agroindustrial refere-se a um marco 
conceitual de análise de um sistema produtivo, considerando-se também os 
ambientes institucional e organizacional. 
 
 
 
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Figura 1 – Esquema de uma cadeia produtiva 
 
Fonte: Castro, 2001. 
TEMA 2 – COMPLEXO AGROINDUSTRIAL SUCROENERGÉTICO 
 Ribeiro e Raiher (2012) caracterizaram o complexo agroindustrial 
sucroenergético paranaense com o objetivo de avaliar a importância da utilzação 
dos resíduos para a geração de energia. As autoras caracterizaram o complexo 
agroindustrial da cana, com o seu respectivo fluxo de capital, considerando os 
dados da safra 2009/2010. 
 A Figura 2 mostra que o CAI da cana é constituído pelas cadeias produtivas 
do açúcar, do etanol (anidro e hidratado) e da bioeletricidade, que estão 
interrelacionadas. Os elos estão organizados em subsetores, sendo o primeiro o 
subsetor de insumos (fertilizantes, agrotóxicos) e o de mecanização (máquinas e 
equipamentos). A seguir, o subsetor agropecuário compreende as fazendas das 
próprias usinas e as fazendas dos fornecedores, os quais entregam a produção 
colhida para as usinas. O elo seguinte, representado pelo subsetor de 
transformação, compreende as usinas (com ou sem destilarias anexas) que 
produzem o etanol, o açúcar e a energia elétrica,sendo que o valor de 486 GWh 
apresentado na figura representa a quantidade de energia exportada para a rede. 
Por fim, o subsetor de distribuição e o consumidor final fecham as cadeias 
produtivas. 
 
 
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 Na safra 2009/2010, existiam no estado do Paraná 30 unidades produtoras 
de açúcar e etanol, sendo 23 usinas e 7 destilarias. Delas, 17 possuíam 
empreendimentos de cogeração em operação com capacidade total de geração 
de 263MW. 
 Os valores apresentados na Figura 2 referem-se ao fluxo de capital (ou 
monetário), sendo o VB representado pelo valor bruto da produção, e o VA 
representado pelo valor agregado. Comparando-se os VA de cada subsetor, 
verifica-se que o elo que mais contribuiu na agregação de valor dos produtos 
oriundos do CAI da cana foi o de distribuição (52%), seguido do elo de 
transformação (30%). O subsetor agropecuário foi o que menos agregou valor, 
contribuindo com apenas 8%. Assim, a maior parte dos montantes pagos pelos 
consumidores ficou concentrada no subsetor de distribuição, ao mesmo tempo 
que o elo no qual se concentrou a menor fatia de renda fo o subsetor agropecuário. 
Assim, fica evidente que qualquer política de fomento à produção de energia a 
partir da cana-de-açúcar deve passar por um apoio a esse subsetor. 
Figura 2 – Caracterização do complexo agroindustrial da cana-de-açúcar no 
Estado do Paraná, com o seu fluxo de capital (valores em milhões de reais) 
 
 Fonte: Ribeiro; Raiher, 2012. 
 
 
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TEMA 3 – CADEIA PRODUTIVA DO BIODIESEL 
 Para a caracterização da cadeia produtiva do biodiesel, será utilizado o 
exemplo do estado do Paraná, a partir de um estudo realizado por Ribeiro e Raiher 
(2012) com base nos dados do Censo Agropecuário de 2010. 
 O estado do Paraná caracteriza-se por possuir um importante complexo 
agroindustrial de esmagamento da soja, sendo que em 2010 apresentava a 
segunda maior capacidade de esmagamento entre os estados brasileiros, com 
20% da capacidade nacional, segundo dados da Associação Brasileira da 
Indústria de Óleos Vegetais (Abiove, 2011, citado por Ribeiro;Raiher, 2012). Por 
outro lado, o Paraná participou com apenas 3% da produção nacional de biodiesel, 
mesmo com os incentivos proporcionados pelo Programa Nacional de Produção 
e Uso de Biodiesel. Essa discrepância entre produção da matéria-prima e 
produção de biodiesel pode ser analisada tendo-se como quadro analítico o CAI 
da soja. 
 A Figura 3 apresenta o fluxograma do complexo agroindustrial da soja, no 
qual verificam-se as seguintes cadeias produtivas: soja em grão, óleo de soja, 
farelo e biodiesel. Os componentes desse CAI são os fornecedores de insumos e 
máquinas, os sistemas de produção (propriedades rurais), uma estrutura de 
recepção, armazenamento e comercialização da produção agrícola, representada 
pelas cooperativas e pelas empresas privadas, sendo que as cooperativas, além 
de comercializar a produção de grãos, também realizam o esmagamento para a 
extração do óleo. 
 Sendo uma commodity, a soja tem seu valor cotado conforme a variação 
do mercado internacional. Dessa forma, quando os preços no mercado externo 
sobem, diminui-se a produção de óleo de soja internamente. Assim, há um 
mercado concorrencial para a soja, que é o mercado externo. Verifica-se pelo 
fluxograma apresentado na Figura 3 que cerca de 45% da soja produzida no 
estado era exportada e, em geral, 85% do custo do biodiesel, quando produzido 
em plantas de alta capacidade, referia-se ao custo do óleo vegetal. Assim, as 
autoras argumentam que a existência de um mercado concorrencial para a 
matéria-prima pode ser o condicionante para a baixa participação relativa da soja 
na produção de biodiesel paranaense. Além disso, o porto de Paranaguá, principal 
via de escoamento para o mercado internacional da soja brasileira, é 
relativamente próximo às regiões produtoras, o que se torna um diferencial de 
grande importância na determinação dos custos de transporte nas principais 
 
 
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regiões produtoras de soja no estado, favorecendo o escoamento da produção de 
seus derivados, como o óleo e o farelo, para exportação. 
Figura 3 – Complexo agroindustrial da soja no Paraná 
 
Fonte: Ribeiro; Raiher, 2012. 
 
 
 
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TEMA 4 – CADEIA PRODUTIVA DO BIOGÁS NO CONTEXTO DO COMPLEXO 
AGROINDUSTRIAL DE SUÍNOS 
 Para ilustrar a Figura 4, cadeia produtiva do biogás, será utilizado como 
exemplo o estudo sobre a cadeia produtiva do biogás gerado a partir de dejetos 
de suínos, realizado por Prada (2015): 
Figura 4 – Cadeia produtiva do biogás e do CAI de suínos 
 
Fonte: Prada, 2015. 
 
 
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 Apesar de ser oriundo de resíduos da atividade produtiva de carne suína, 
o biogás possui cadeia própria, que se diferencia da cadeia produtiva de carnes, 
uma vez que é um produto energético. O subsetor de insumos na cadeia de suínos 
compreeende todas as rações, medicamentos, aditivos, máquinas, equipamentos 
e instalações para a atividade suinícola. O subsetor de insumos na cadeia do 
biogás corresponde aos equipamentos como biodigestores, válvulas, tubulações 
etc., necessários para a biodigestão, o armazenamento e a utilização do biogás e 
sua conversão em energia térmica, mecânica ou elétrica. 
 O subsetor agropecuário é onde ocorre a produção simultânea de carne 
(suínos) e dejetos, ou seja, as propriedades rurais. Os produtores criam os suínos 
em dois sistemas: produtores independentes ou produtores integrados. No 
primeiro caso, as tecnologias e os processos utilizados no sistema produtivo são 
definidos pelos produtores, ao passo que, no segundo caso, são definidos pela 
agroindústria à qual o produtor é integrado. Assim, o subsetor de transformação 
fornece os insumos (rações, medicamentos) e processa a matéria-prima, 
agregando valor duas vezes, tanto à montante quanto à jusante. Nesse sentido, o 
que a agroindústria define em termos de tecnologia terá impacto direto na 
produção de biogás, como ocorre em algumas agroindústrias que financiam a 
aquisição de biodigestores para os seus integrados. 
 Por outro lado, ao produzir biogás, o produtor rural terá à disposição um 
biofertilizante (efluente oriundo do processo de biodigestão anaeróbia) que pode 
ser utilizado na produção agrícola (por exemplo, milho para a fabricação da rações 
para suínos), reduzindo assim o custo de produção das rações e, 
consequentemente, o custo de produção de suínos. Este é um exemplo de como 
a cadeia do biogás impacta diretamente a cadeia de produção de carnes. 
 Uma vez gerado biogás a partir da biodigestão anaeróbia, ele pode ser 
utilizado na própria propriedade rural diretamente para o aquecimento de 
instalações nas criações e na residência como também para gerar energia elétrica 
para as operações agrícolas. O biogás pode ainda ser canalizado para uma 
central termelétrica localizada fora da propriedade. No primeiro caso, o subsetor 
de transformação ocorre nos mesmos limites do subsetor de produção, e, no 
segundo caso, ele ocorre fora da propriedade. O subsetor seguinte, de 
distribuição, refere-se então ao sistema interligado, para o qual a energia 
excedente pode ser comercializada. 
 
 
 
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TEMA 5 – COMPLEXO AGROINDUSTRIAL DA MADEIRA 
Para ilustrar o CAI da madeira, será utilizado como exemplo o estudo 
realizado por Simioni (2007) na região do Planalto Sul de Santa Catarina. A Figura 
5 mostra que o CAI da madeira é formado pelo subsetor de insumos, pelo subsetor 
de produção florestal, sendo que este fornece a matéria-prima para dois 
subsetores de transformação: a transformação mecânica, que vai originar 
laminados, serrados e partículas, que por sua vez vão resultar nos produtos 
(cadeias produtivas) de painéis (laminados, particulados e de fibras), madeira 
sólida (tábuas, pisos, forros) e papel e celulose, respectivamente. O subsetor de 
biomassa vai originar o produto (cadeia produtiva) de energia. Assim, o que ocorre 
no subsetor de transformação mecânicavai afetar a cadeia produtiva da 
biomassa. 
Figura 5 – Diagrama geral do CAI da madeira 
 
Fonte: Simioni, 2007. 
 Na região de estudo, os produtos florestais são destinados para a indústria 
de celulose e papel (representando cerca de 40% do consumo regional de 
 
 
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madeira); indústria de transformação mecânica e para a produção de energia, 
sendo que esta utiliza os resíduos da colheita florestal e toras finas. 
 As indústria de transformação primária (serrarias e laminadoras que realizam 
as operações de desdobro) geram resíduos como cascas, costaneira e serragem. 
Geralmente são produzidos cavacos a partir das costaneiras sem casca, 
destinados a indústrias de papel e celulose, sendo que os demais resíduos são 
destinados à produção de energia ou de painéis. 
 As indústrias de transformação secundária (indústrias de beneficiamento 
que produzem forros, pisos, madeira para construção civil, painéis, chapas, 
artefatos, além da indústria de celulose e papel) geram resíduos como serragem, 
maravalha, destopos, refilos, pó, entre outros. 
 As indústrias de transformação terciária (moveleiras e convertedoras de 
papel) geram resíduos semelhantes aos das indústrias de transformação 
secundária, porém com maior proporção de pó. 
 A geração de resíduos na CAI da madeira é de extrema importância para a 
geração de energia, uma vez que, segundo o autor do estudo, sessenta e cinco 
porcento (65%) do volume total de uma árvore transforma-se em resíduo. 
Figura 6 – Esquema da cadeia produtiva de energia no contexto do CAI da madeira 
na região do Planalto Sul de Santa Catarina 
 
Fonte: Simioni, 2007. 
 
 
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 Na região de estudo, os resíduos são encaminhados para a cogeração de 
energia (planta industrial de energia elétrica e térmica, onde a queima dos resíduos 
é destinada à produção de vapor, que é utilizado para a secagem das madeiras e 
para a produção de energia elétrica. Também são utilizados para a geração de 
energia térmica das próprias empresas (vapor de processo), para a produção de 
celulose e também para serem utilizados como cama de aves em sistemas de 
criação de frangos. Verifica-se assim um uso concorrencial dos resíduos, cuja 
utilização será direcionada segundo os preços praticados no mercado. 
FINALIZANDO 
O estudo dos produtos energéticos derivados da biomassa demanda uma 
visão sistêmica da produção, uma vez que uma mesma matéria-prima vai gerar 
vários produtos (ou várias cadeias produtivas), que vão apresentar usos 
concorrenciais. Assim, uma mesma matéria-prima pode ter um uso 
economicamente mais atrativo do que para a geração de energia, sendo que essa 
visão deve ser incorporada por ocasião da elaboração de políticas públicas ou de 
planos de investimento do setor privado. Nesta aula, examinamos os conceitos de 
complexo agroindustrial (CAI), de cadeia produtiva e de biorrefinarias. Em cada 
exemplo, foi possível verificar que o CAI possui limites, entradas, saídas, 
subsetores e interações e que cada CAI possui várias cadeias produtivas. O CAI 
da cana-de-açúcar do estado do Paraná é integrado pelas cadeias produtivas de 
etanol, açúcar e bioeletricidade. O CAI de suínos é integrado pelas cadeias 
produtivas da carne suína e pelo biogás, que passou de um resíduo para um 
produto com cadeia produtiva própria. A cadeia do biodiesel, por sua vez, é parte 
de CAI da soja e, no Paraná, concorre com a cadeia do grão de soja, do óleo de 
soja e do farelo, sendo que o estado possui características que propiciam a 
exportação do grão de soja em detrimento do seu uso como matéria-prima para a 
produção de biodiesel. 
 Também estudamos o CAI da madeira no Planalto Sul de Santa Catarina e 
verificamos por meio do estudo de Simioni (2007) a importância dos resíduos das 
indústrias de processamento que compõem as cadeias produtivas de painéis e 
madeira sólida para a cadeia de energia, que opera basicamente com os resíduos 
da biomassa florestal. Esses resíduos produzem energia térmica (geração de 
vapor na indústria florestal, na cerâmica vermelha e nas agroindústrias de 
alimentos e bebidas da região) e são utilizados para cogeração de energia. 
 
 
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REFERÊNCIAS 
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Campinas, Transformação, v. 13, n 2, 2001. Disponível em: 
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-
37862001000200004>. Acesso em 10 de setembro de 2017. 
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coprodutos no contexto de biorrefinarias. Brasília, DF, Embrapa Agroenergia, 
38p. (Embrapa, Documentos). Disponível em 
<https://www.embrapa.br/agroenergia/busca-de-publicacoes/-
/publicacao/974421/aproveitamento-de-especies-nativas-e-seus-coprodutos-no-
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PRADA. A. G. Análise dos condicionantes para o aumento da oferta de energia 
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2015. 
RIBEIRO. M. F. S.; RAIHER, A. P. Complexo agroindustrial da cana-de-açúcar no 
Paraná: contribuição da geração de energia da biomassa residual no valor 
adicionado. In: VII Congresso Brasileiro de planejamento Energético. Anais. 
Curitiba, 12 a 15 de agosto de 2012. 
RIBEIRO, M. F. S.; RAIHER, A. P. Condicionantes socioeconômicos à produção de 
biodiesel no Paraná. In: VII Congresso Brasileiro de planejamento Energético. 
Anais. Curitiba, 12 a 15 de agosto de 2012. 
SIMIONI, F. J.; HOEFLICH, V. A.; SIQUEIRA, E. S.; BINOTTO, E. Análise 
diagnóstica e prospectiva de cadeias produtivas: uma abordagem estratégica para 
o desenvolvimento. In: XLV Congresso da Sociedade Brasileira de Economia, 
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Disponível em <http://docplayer.com.br/45963911-Analise-diagnostica-e-
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SIMIONI, F. J. Análise diagnóstica e prospectiva da cadeia produtiva de 
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132 f. Tese (Doutorado em Engenharia Florestal) – Universidade Federal do 
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