aula_07

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Processo de produção de bioetanol 
Uma vez na usina, a cana‐de‐açúcar é  lavada e segue para o sistema de 
preparo e extração em moendas, nas quais a extração do caldo se realiza 
sob  pressão  de  rolos,  montados  em  conjuntos  com  quatro  a  sete 
sucessivos ternos de moenda. No conjunto de rolos da moenda, o caldo, 
que  contém a  sacarose, é  separado da  fibra  (bagaço), que  segue para a 
planta  de  energia  da  usina,  na  qual  é  usada  como  combustível.  Em 
algumas  novas  unidades  implantadas  no  Brasil,  tem  sido  adotada  a 
extração por difusão,  com  expectativas de  vantagens do  ponto de  vista 
energético. Nos difusores, a cana picada e desfibrada passa por sucessivas 
lavagens  com água quente, para  lixiviação de  seus açúcares, e, ao  final, 
passa por um  rolo de  secagem, do qual  sai o bagaço a  ser utilizado nas 
caldeiras. 
Para  a  produção  de  açúcar,  o  caldo  é  inicialmente  peneirado  e  tratado 
quimicamente, para coagulação, floculação e precipitação das  impurezas, 
que  são  eliminadas  por  decantação.  A  torta  de  filtro,  utilizada  como 
adubo,  resulta da  recuperação de açúcar do  lodo do decantador através 
de  filtros  rotativos  a  vácuo.  O  caldo  tratado  é,  então,  concentrado  em 
evaporadores  de  múltiplo  efeito  e  cozedores  para  cristalização  da 
sacarose.  Nesse  processo,  nem  toda  a  sacarose  disponível  na  cana  é 
cristalizada e a solução residual rica em açúcar  (mel) pode retornar mais 
de uma vez ao processo com o propósito de recuperar mais açúcar. O mel 
final,  também  chamado  de  melaço  e  que  não  retorna  ao  processo  de 
fabricação de açúcar, contém ainda alguma sacarose e um elevado teor de 
açúcares redutores (como glicose e frutose, resultantes da decomposição 
da sacarose), podendo ser utilizado como matéria‐prima para a produção 
do bioetanol mediante fermentação. 
Desse modo, a produção de bioetanol de cana‐de‐açúcar pode se basear 
na  fermentação  tanto  do  caldo  da  cana  direto  quanto  de  misturas  de 
caldo e melaço, como é mais freqüentemente praticada no Brasil. No caso 
de  bioetanol  de  caldo  direto,  as  primeiras  etapas  do  processo  de 
fabricação,  da  recepção  da  cana  ao  tratamento  inicial  do  caldo,  são 
semelhantes  ao  processo  de  fabricação  do  açúcar.  Em  um  tratamento 
mais  completo, o  caldo passa pela  calagem, aquecimento e decantação, 
assim como no processo do açúcar. Uma vez tratado, o caldo é evaporado 
para ajustar sua concentração de açúcares e, eventualmente, é misturado 
com o melaço, dando origem ao mosto, uma solução açucarada e pronta 
para ser fermentada.  
O mosto  segue para as dornas de  fermentação, onde é adicionado  com 
leveduras  (fungos  unicelulares  da  espécie  Saccharomyces  cerevisae)  e 
fermentado  por  um  período  de  8  a  12  horas,  dando  origem  ao  vinho 
(mosto  fermentado,  com  uma  concentração  de  7%  a  10% de  álcool). O 
processo de fermentação mais utilizado nas destilarias do Brasil é o Melle‐
Boinot,  cuja  característica  principal  é  a  recuperação  das  leveduras  do 
vinho  mediante  sua  centrifugação.  Assim,  após  a  fermentação,  as 
leveduras são recuperadas e tratadas para novo uso, enquanto o vinho é 
enviado para as colunas de destilação. 
Na destilação, o bioetanol é recuperado  inicialmente na forma hidratada, 
com  aproximadamente  96°  GL  (porcentagem  em  volume), 
correspondentes a cerca de 6% de água em peso, deixando a vinhaça ou 
vinhoto como resíduo, normalmente numa proporção de 10 a 13 litros por 
litro  de  bioetanol  hidratado  produzido.  Nesse  processo,  outras  frações 
líquidas  também são separadas, dando origem aos álcoois de segunda e 
ao óleo fúsel. O bioetanol hidratado pode ser estocado como produto final 
ou pode ser enviado para a coluna de desidratação. Mas, como se trata de 
uma mistura  azeotrópica,  seus  componentes  não  podem  ser  separados 
por  uma  simples  destilação.  A  tecnologia  mais  utilizada  no  Brasil  é  a 
desidratação  pela  adição  do  ciclohexano,  formando  uma  mistura 
azeotrópica  ternária,  com  ponto  de  ebulição  inferior  ao  do  bioetanol 
anidro. Na coluna de desidratação, o ciclohexano é adicionado no topo, e 
o bioetanol anidro é  retirado no  fundo, com aproximadamente 99,7° GL 
ou  0,4%  de  água  em  peso.  A  mistura  ternária  retirada  do  topo  é 
condensada  e  decantada,  enquanto  a  parte  rica  em  água  é  enviada  à 
coluna de recuperação de ciclohexano.  
A  desidratação  do  bioetanol  ainda  pode  ser  feita  por  adsorção  com 
peneiras moleculares ou pela destilação extrativa com monoetilenoglicol 
(MEG), que se destacam pelo menor consumo de energia e também pelos 
custos  mais  elevados.  Por  conta  das  crescentes  exigências  do  mercado 
externo,  diversos  produtores  de  bioetanol  no  Brasil  e  em  outros  países 
estão optando pelas peneiras moleculares, já que são capazes de produzir 
um bioetanol anidro livre de contaminantes. 
Um  fluxograma do processo de produção de bioetanol é apresentado na 
Figura 1. 
 
Figura 1. Fluxograma do processo de produção de bioetanol desidratado 
de cana‐de‐açúcar (adaptado de Quintero et al., 2008). 
Para o caso de produção de etanol utilizando milho como matéria‐prima, 
são  acrescentadas  ao  processo  algumas  etapas  de  pré‐tratamento  da 
matéria‐prima  amilácea  de  forma  a  liberar  os  açúcares  fermentescíveis 
que, neste caso, compõem as macromoléculas de amido (Figura 2). Após a 
moagem  do  milho,  o  material  amiláceo  é  gelatinizado  de  maneira  a 
dissolver a amilose e a amilopectina. Na forma dissolvida, o amido torna‐
se acessível à ação enzimática na etapa de  liquefação subseqüente. Esta 
etapa é  considerada  como um pré‐tratamento devido à hidrólise parcial 
(em  torno  de  10%)  das  cadeias  de  amido  por meio  da  ação  da  enzima 
termoestável  α‐amilase  (produzida  por  bactérias).  O  hidrolisado  obtido 
apresenta  uma  viscosidade  reduzida  e  contém  oligômeros  de  amido 
denominados  dextrinas.  Em  seguida,  o  amido  liquefeito  é  encaminhado 
para um processo de  sacarificação e  fermentação  simultânea, no qual o 
amido é hidrolisado por ação de enzimas denominadas glicoamilases para 
produzir  glicose  que,  por  sua  vez,  é  imediatamente  assimilada  pelas 
leveduras  S.  cerevisae,  no  mesmo  reator,  para  produzir  etanol.  Após  a 
sacarificação‐fermentação,  o  processo  segue  exatamente  as  mesmas 
etapas utilizadas para o etanol de cana‐de‐açúcar. 
 
Figura 2. Fluxograma do processo de produção de bioetanol desidratado 
de milho (Quintero et al., 2008). 1. Tanque de lavagem; 2. Moinho; 3. 
Reator de liquefação; 4. Reator de sacarificação/fermentação;  
5. Absorvedor de etanol; 6. Coluna concentradora; 7. Coluna retificadora; 
8. Peneiras moleculares; 9. Evaporador; 10. Centrífuga; 11. evaporador; 
12. Secador. 
 
 
 
Referências 
1.  Quintero,  J.A.,  Montoya,  M.I.  ,  Sánchez,  O.J.,  Giraldoc,  O.H.  and 
Cardona,  C.A.  2008.  Fuel  ethanol  production  from  sugarcane  and  corn: 
Comparative analysis for a Colombian case, Energy, 33, 385–399.