QUIMICA ORGANICA2

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- produção de álcool etílico e derivados alcoolquímicos básicos;
O álcool ao qual costumamos nos referir no dia a dia é, na verdade, o etanol (H3C ? CH2 ? OH). Esse composto, também conhecido como álcool comum ou álcool etílico, possui uma diversidade muito ampla de aplicações. Apenas para citar algumas delas, temos: uso na fabricação de remédios, na síntese de compostos orgânicos (como o acetaldeído, o ácido acético e o éter comum); como combustível de automóveis, como solvente de tintas, vernizes e perfumes; é usado misturado com a gasolina; em bebidas alcoólicas, em soluções desinfetantes e como antisséptico.
Tendo em vista a importância do álcool, é interessante conhecer como ele é fabricado. Existem dois processos de produção, que são:
CH2 = CH2 + H2O → H3C — CH2 — OH
Em países onde não há muito território disponível para plantações, costuma-se utilizar esse processo para a produção de álcool. Para acelerar a reação, usa-se o ácido sulfúrico como catalisador.
No Brasil, a principal matéria-prima utilizada para a produção do etanol é a cana-de-açúcar. Nos Estados Unidos, utiliza-se o milho. Inclusive, o Brasil responde por 35% da produção mundial de etanol, ficando atrás somente dos Estados Unidos, que responde por 37,5%.
Outras matérias-primas que podem ser utilizadas na produção de álcool são suco de frutas, beterraba, substâncias amiláceas, tais como o arroz, o trigo e a batata; e substâncias celulósicas, como a madeira e o papel.
Observe as principais etapas do processo de produção do álcool:
1º) Colheita da cana-de-açúcar: Isso pode ser feito com colheitadeiras mecânicas (como mostra a imagem a seguir) ou de forma manual através da queima da palha que envolve a base do vegetal e do corte do caule. Cerca de uma tonelada de cana-de-açúcar colhida dá origem a 70 litros de etanol.
A cana proveniente da lavoura é pesada e pode passar por uma análise química para quantificação do açúcar presente nela.
2º) Moagem da cana-de-açúcar: A cana é triturada nas moendas das usinas, liberando assim o seu caldo conhecido como garapa. A garapa contém elevado teor de sacarose (açúcar – C12H22O11) e, por isso, pode também sofrer cristalização e ser utilizada na produção de açúcar comum.
O bagaço da cana-de-açúcar não é desperdiçado, mas sim queimado nas caldeiras para liberar energia que é usada na produção da eletricidade para a própria usina.
3º) Produção do melaço: A garapa é aquecida a cerca de 105ºC e produz o melaço, isto é, uma solução de cerca de 40% de sacarose. Essa parte é importante para deixar o caldo o mais puro possível e, assim, não haver contaminantes na próxima etapa.
4º) Fermentação: O melaço é levado para sofrer fermentação. Isso é feito por inocular o micro-organismo (levedura) Saccharomyces cerevisae, que, na presença de sacarose, produz uma enzima denominada invertase. Esta atua como catalisadora da reação de hidrólise da sacarose, produzindo glicose e frutose, como mostra a equação química a seguir:
Depois esse micro-organismo origina outra enzima, a zimase, que catalisa a transformação da glicose e da frutose em etanol:
Atuação da zimase como catalisadora da reação de formação do etanol a partir da glicose e frutose
Observe na imagem a seguir que, nesse processo de fermentação, ocorre a liberação intensa de bolhas. Isso ocorre pela presença do gás carbônico que foi liberado na reação anterior. Essa reação também é bastante exotérmica, ou seja, libera muito calor.
5º) Destilação: Na fermentação do melaço, obtém-se o chamado mosto fermentado, que, por sua vez, é levado para a destilação fracionada. Como mostrado no texto Destilação, esse é um processo de separação dos componentes de misturas homogêneas.
Assim, por meio dessa técnica, obtém-se o álcool comum a 96 ºGL (graus Gay-Lussac), o que significa que ele possui 96% de etanol e 4% de água.
Para medir a pureza do álcool fabricado, costuma-se utilizar um alcoômetro, que é um aparelho com as graduações na parte externa de seu tubo de vidro e com chumbo na parte inferior que fica submerso em um líquido. A graduação igual a 0ºGL corresponde ao valor da água pura, e a graduação de 100ºGL, ao etanol puro.
A partir daqui, o caminho que o álcool seguirá dependerá de seu uso. Quando se pretende usar o álcool misturado com a gasolina, por exemplo, é necessário ter 100% de etanol — o chamado álcool anidro —, isto é, não pode haver nada de água. Como a água é polar e a gasolina é apolar, essas duas substâncias não se misturam e, se houvesse mistura, a qualidade do combustível seria diminuída. Para obtenção do álcool anidro, realiza-se a destilação do álcool a 96ºGL com benzeno, que arrasta consigo a água.
O álcool usado na produção de bebidas alcoólicas possui impostos mais caros. Assim, para que o álcool que vai para o uso em combustível não seja desviado para a fabricação de bebidas, são adicionadas a ele certas substâncias que lhe conferem um cheiro e sabor ruins. Esse é o chamado álcool desnaturado.
- matérias-primas alternativas para produção de álcool;
Atualmente, as principais matérias-primas utilizadas na produção de etanol no mundo são a cana-de-açúcar, o milho, a aveia, o arroz, a cevada, o trigo e o sorgo.  
O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de etanol proveniente da cana-de-açúcar. Devido às grandes áreas necessárias para a produção da cana, pesquisadores estão buscando novas fontes energéticas para a produção de etanol.  
O etanol proveniente da cana-de-açúcar constitui o principal componente da matriz brasileira de biocombustíveis, mas existem estudos sendo conduzidos pela Embrapa e outras instituições de pesquisa no país e no exterior, sobre fontes alternativas para obtenção do etanol, como o etanol amido e a celulose proveniente de resíduos agrícolas e do bagaço e palha da cana-de-açúcar, que aumentarão a sustentabilidade e consolidarão o programa de energia renovável brasileiro.
- aproveitamento de subprodutos;
Geralmente, processos de transformação na indústria convertem a matéria-prima em produto original e, em decorrência das etapas produtivas, obtém-se um ou mais subprodutos. Assim, estes subprodutos não são a principal finalidade da produção da empresa, mas sim produtos secundários oriundos do processo, obtidos juntamente com o que era desejado inicialmente.
Para ser caracterizado como subproduto, é necessário que o material apresente evidências de possível utilização posterior em outros processos. Portanto, se sua empresa gera subprodutos em potencial, você pode aproveitá-los para ampliar seu negócio ou melhorar a rentabilidade da produção. Quais são, então, as alternativas para utilizá-los de maneira vantajosa?
O que pode ser feito com os subprodutos da minha indústria?
Um subproduto pode ser útil e comercializável. Há a possibilidade de reaproveitamento e, por conseguinte, faturamento. Naturalmente, no setor agroindustrial, petroquímico e de manufatura nota-se grandes quantidades de geração de  subprodutos que, por sua vez, são descartados, quando as alternativas de reutilização seriam variadas e lucrativas. Dessa forma, percebe-se os benefícios de um olhar inovador sobre todos os materiais gerados em seu processo e a capacidade que eles têm de serem aplicados em rotas produtivas diferentes da original.
O petróleo, por exemplo, é um produto orgânico composto por hidrocarbonetos, o qual, quando processado, resulta em combustíveis, lubrificantes e subprodutos. Estes são um segmento para obtenção de pigmentos para tintas, plásticos, embalagens, polímeros ou acrílicos, entre outros, ampliando as áreas de atuação das indústrias do setor.  
Já em processos do setor sucroenergético, observam-se subprodutos ricos em micronutrientes, tais como, bagaço, torta de filtro e vinhaça. Eles agregam valores significativos na cultura de cana-de-açúcar e, quando convertidos, corroboram para alimentação de muitas espécies de animais e, também, para produção de fertilizantes orgânicos. 
Portanto, são vários os destinos possíveis para os subprodutos, alternativos ao descarte, dependendo da área de atuação da sua indústria edo material gerado pelos processos que ela emprega. Porém, reutilizá-los não é uma tarefa tão simples. Há necessidade de estudos e análises da produção, os quais podem ser feitos por uma consultoria, como abordado no próximo tópico.
Como posso reaproveitá-los?
Para promover o reaproveitamento do subproduto é necessário um estudo da viabilidade econômica para verificar se ele é  financeiramente viável e sustentável para a empresa. Nesta etapa é feita uma análise detalhada dos custos de condicionamento do material em questão e da implementação de um novo processo na sua empresa. 
Uma maneira de viabilizar o reaproveitamento destes subprodutos é a preparação e o condicionamento. Assim, para torná-lo comercialmente utilizável, é necessário o desenvolvimento de um processo para deixá-lo em condições de ser reutilizado na sua planta industrial ou vendido para outras empresas. 
Mas como posso reaproveitá-lo em minha empresa? Os subprodutos podem ser reutilizados de diversas maneiras como insumo para outros processos da empresa ou até ser vendido para empresas terceiras. No setor agroindustrial, por exemplo, na produção de cervejas, é natural a obtenção de resíduos orgânicos. Esses resíduos úmidos, quando descartados incorretamente, são prejudiciais ao meio ambiente.
Entretanto, quando utilizamos uma técnica de extrusão termoplástica, que consiste na aplicação de altas temperaturas em conjunto com a força de cisalhamento e pressão, obtemos a inativação de fatores antinutricionais, gelatinização do amido e o aumento do teor de fibra alimentar solúvel, sem gerar novos resíduos.
Além disso, atualmente a destinação mais rentável de subprodutos é na geração de energia da planta industrial. As alternativas para essa destinação são muitas. Que tal, então, entender um pouco mais a respeito do assunto para implantar a ideia em sua empresa?
Subprodutos e geração de energia
O reaproveitamento de subprodutos pode ser feito com a utilização destes para geração de energia de planta industrial da sua empresa. Isso é viável ao analisar o subproduto a fim de identificar propriedades que possam ser transformadas em energia. Uma possibilidade é verificar se o seu subproduto é combustível, assim ele pode ser oxidado numa combustão, gerando energia térmica e, posteriormente, energia elétrica.
Um exemplo de subproduto combustível são cargas orgânicas, conhecidas como biomassa. Segundo a ANEEL( Agência Nacional de Energia Elétrica), biomassa é qualquer matéria orgânica que possa ser transformada em energia térmica, mecânica ou elétrica. Esta biomassa é processada por um biodigestor. Nele, a matéria orgânica é submetida a digestão anaeróbia, onde bactérias decompõem o material na ausência de ar. Deste processo resulta o biogás, basicamente uma mistura entre gás carbônico e metano. Um motor de combustão interna é alimentado por este gás e, assim, gera energia elétrica.
Outra opção é a utilização do subproduto em células a combustível. Uma célula a combustível é um sistema eletroquímico que utiliza a energia química de uma reação para gerar energia elétrica. No caso, seu subproduto seria alimentado no sistema e submetido a uma reação de oxirredução, gerando corrente elétrica. Como isso contribui para uma empresa mais sustentável?
Aproveitamento de subprodutos: uma alternativa sustentável
Assim, agora que você já sabe as maneiras pelas quais é possível reutilizar os subprodutos de seu processo, que tal entender um pouco mais a respeito das motivações para colocar isso em prática na sua empresa? 
Além dos motivos que já discutimos acima, de reutilizá-los a fim de gerar benefícios de ordem financeira, essa prática também leva a grandes benefícios ao meio ambiente. Nesse sentido, ao utilizar os rejeitos industriais como matéria prima para outros fins, ou até mesmo para produzir energia, além de representar uma economia para a sua empresa, ela representará, acima de tudo, uma prática sustentável. Isso porque diminuirá a necessidade de retirada desses materiais da natureza, além de reduzir a quantidade de dejetos descartados.
Somado a isso, sabe-se que diversos subprodutos são resíduos tóxicos e têm alto impacto no meio ambiente. Assim, ao reutilizar estes materiais em outros processos, a quantidade de resíduos descartada será muito menor, colaborando para atenuar seus impactos negativos ao meio ambiente, como a poluição da água, solo e ar.
Quais são os primeiros passos para reaproveitar um subproduto?
Dessa forma, sabendo de todas as aplicações e benefícios do reaproveitamento de subprodutos, como aplicá-los em seu processo?
Para responder a essa pergunta, primeiramente é necessário identificar um subproduto em potencial. Para isso, é fundamental executar um estudo técnico-econômico para analisar a viabilidade de reutilizar este material em outro processo. 
Após isso, é necessário realizar uma pesquisa da rota produtiva que utilizará o subproduto como insumo, analisar a melhor forma de gerar energia a partir dele ou ainda realizando uma pesquisa de mercado a fim de identificar empresas interessadas em comprar seus resíduos.
É interessante também, antes de tudo, realizar um estudo para saber a melhor maneira de submeter seus resíduos a um tratamento e condicionamento inicial, já que, na maioria dos casos, só assim ele poderá ser utilizado nos fins citados.
Isso posto, os serviços de análise de viabilidade econômica e desenvolvimento de processos compõem o atual portfólio da Propeq e podem ser aplicados na sua empresa.
Ficou interessado em aplicar o reaproveitamento de subprodutos em sua produção? Entre em contato conosco para agendarmos uma avaliação do seu processo!
- sucroquímica (processos e produtos) e desenvolvimento tecnológico.
A sucroquímica é o desenvolvimento de produtos químicos com base na canade-açúcar, seja caldo de cana, bagaço e palha. Esta é essencial para a mudança de paradigma tecnológico no Brasil pela alta vantagem da cultura da cana. Esta vantagem se reflete na quantidade significativa de estudos científicos sobre este tema: o Brasil possui o 11º lugar e a USP destaca-se em oitavo lugar por instituições no mundo, com 44 publicações de 1999 até 2009, números fora da curva normal brasileira, devido a fragilidade do incentivo em publicações – estas estão concentradas nos setores de energia, farmacêutico, alimentício e agricultura. Ainda assim, as empresas que possuem patentes globais não contam com nenhuma empresa brasileira, afastando-a da fronteira tecnológica. A maioria das patentes são baseadas na sacarose (caldo da cana), deixando de lado o potencial do bagaço e da palha, a parte sólida da cana-de-açúcar, deixando um potencial insumo para aumentar a eficiência da indústria química via preceitos da economia verde. As características fundamentais da estruturação do setor sucroquímico até 2030 foi elaborado pelo CGEE (2010), vislumbrando diferentes etapas de desenvolvimento tecnológico para alcançar um mercado global neste subsetor. A cana-de-açúcar é a principal matéria prima renovável que abastece a indústria de química verde: as biorrefinarias, a alcoolquímica, a sucroquímica, os bioprodutos, bioprocessos e as energias renováveis; na cana encontra-se a vantagem mais significativa do país, visto que o Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, seguido por Índia, Tailândia e Austrália (UNICA, 2011) e praticamente metade da produção é transformada em etanol, enquanto a outra metade se transforma em açúcar. Por mais que o Brasil possuía vantagens comparativas sobre a cana-de-açúcar, a produção do etanol (principal biocombustível utilizado no mundo) brasileira está em segundo lugar, abaixo do etanol do milho estadunidense, que é menos produtivo e mais custoso que a sacarose da cana-de-açúcar. Além destas, a cana-de-açúcar brasileira é ineficiente, pois apenas 6,5% da tonelada de cana-de-açúcar é transformada em etanol; 51 enquanto os países desenvolvidos investem pesadamente em inovações para fomentar a produção de etanol e, por mais que o Brasil possua vantagens comparativas neste produto, pois a cana-de-açúcaré a matéria-prima mais eficiente de produção de etanol, não consegue acompanhar tecnologicamente os outros países e acaba perdendo eficiência