Uma biorrefinaria é uma instalação industrial onde uma biomassa (matéria orgânica de origem vegetal ou animal) é convertida em bioenergia (na forma de calor, eletricidade ou biocombustíveis) e bioprodutos, como químicos, biofertilizantes, biopolímeros e rações.

O conceito é derivado das refinarias, que são instalações projetadas para transformar matérias-primas fósseis, como o petróleo, em produtos como combustíveis (gasolina, diesel e outros) e plásticos. Nas biorrefinarias, a diferença é a matéria-prima renovável, a biomassa, e o impacto ambiental, que é menor que o causado pelas refinarias convencionais.

Assim como nas refinarias, nas biorrefinarias busca-se o máximo aproveitamento da matéria-prima, extraindo da biomassa diversos produtos. Dessa forma, o uso de recursos é otimizado e o volume de resíduos é reduzido. Por visarem ao uso eficiente dos recursos renováveis e à valorização dos subprodutos, reduzindo impactos ambientais e agregando valor para diversas cadeias produtivas, as biorrefinarias estão alinhadas às estratégias de bioeconomia, economia circular e desenvolvimento sustentável.

As biorrefinarias podem contribuir para a redução das emissões de gases de efeito estufa ao substituir combustíveis fósseis e produtos petroquímicos por produtos de baixo carbono. Também podem auxiliar a diminuir a dependência de fontes fósseis e promover o ciclo mais sustentável do carbono, já que a biomassa utilizada como matéria-prima captura dióxido de carbono (CO2) da atmosfera durante seu crescimento, compensando parte das emissões geradas em sua utilização. Além disso, nas biorrefinarias podem ser aproveitados resíduos que, de outra forma, poderiam liberar gases de efeito estufa, como o metano, ao serem descartados e se decompor em aterros.

Um exemplo brasileiro de biorrefinaria é a indústria sucroalcooleira, que coloca o Brasil como o maior produtor de açúcar e o segundo maior produtor de etanol do mundo. Nas biorrefinarias da cana-de-açúcar são produzidos etanol de primeira geração, açúcar, bagaço de cana (que pode ser usado para produção de eletricidade ou do etanol de segunda geração), vinhaça (que pode servir como fertilizante), entre outros bioprodutos.

Outro componente estratégico das biorrefinarias brasileiras é a produção de biogás, que exemplifica a valorização de resíduos orgânicos em um ciclo produtivo integrado, resultando na geração de energia térmica e elétrica e produção de fertilizantes. O Brasil está entre os dez países com maior capacidade de geração elétrica por biogás. Aqui, a produção de biogás, que utiliza matéria-prima como resíduos agropecuários, urbanos e industriais, já conta com 584 usinas em operação, número que deve crescer nos próximos anos em virtude dos incentivos fiscais e destinação de recursos financeiros para sua expansão.

Além da indústria da cana-de-açúcar e do biogás, o Brasil quer assumir posição de destaque na transição energética e, para isso, tem investido em estratégias de fomento às biorrefinarias. No início de outubro, foi sancionada a “Lei do Combustível do Futuro” (Lei nº 14.993/2024), que cria um programa nacional de incentivo aos combustíveis verdes. Com a nova lei, a produção brasileira de biocombustíveis como o etanol e o biodiesel deve ser impulsionada. Também foram criados os programas nacionais de diesel verde, de combustível sustentável para a aviação e de biometano visando incentivar a pesquisa, a produção, a comercialização e o uso dos biocombustíveis. Empresas do setor se comprometeram a realizar investimentos da ordem de R$ 20 bilhões, aumentando o investimento em pesquisa e desenvolvimento das tecnologias para as biorrefinarias.

Recentemente, uma chamada pública do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) recebeu mais de 70 propostas de negócios para a instalação de biorrefinarias para a produção de combustíveis para a aviação e marítimos. Ao todo, os projetos receberão R$ 6 bilhões em recursos, metade proveniente do BNDES e metade da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep).

Esses investimentos refletem a diversidade de tecnologias aplicadas nas biorrefinarias, que permitem a produção de biocombustíveis e bioprodutos em diferentes escalas e contextos.

Tecnologias, vantagens e limitações

As biorrefinarias utilizam diversas rotas de conversão para gerar bioprodutos, dependendo do tipo de biomassa e do produto desejado. Entre as principais, destacam-se a mecânica, que envolve a transformação física da biomassa, como a prensagem para extração de óleos e a peletização, e a bioquímica, que utiliza bioprocessos, geralmente mediados por micro-organismos, para produzir biocombustíveis, ácidos orgânicos e outros compostos. Já a rota química inclui processos como a hidrólise e a extração por solventes, enquanto a termoquímica utiliza calor para converter a biomassa em biocombustíveis e bioprodutos por meio de processos como pirólise, gaseificação e combustão.

Conforme a origem da biomassa, os bioprodutos derivados podem ser de primeira, segunda ou terceira geração.

• Primeira geração (1G)

São os bioprodutos derivados da biomassa de culturas alimentares ou oleaginosas, como milho, cana-de-açúcar, soja, canola e girassol. Exemplos de bioprodutos 1G são o etanol e o biodiesel.

No Brasil, a maior parte do etanol 1G (80% do volume total) é produzida a partir da fermentação dos açúcares da cana-de-açúcar. Já o biodiesel tem a soja como principal matéria-prima no país.

No Brasil, vem se destacando ainda a produção de etanol 1G a partir do milho. Hoje, quase 20% do etanol consumido no país é produzido a partir deste cereal. Em 2024, havia 22 biorrefinarias de etanol de milho em operação e previsão de instalação de 20 novas plantas industriais nos próximos anos. O Brasil, que abriga a maior usina de etanol a partir do milho do mundo, é o maior produtor global desse biocombustível. Entre 2017 e 2024, a produção aumentou mais de 12 vezes e pode chegar a 14 bilhões de litros até 2033. Além do etanol, essas biorrefinarias do milho geram subprodutos como os DDG (grãos secos de destilaria, da sigla em inglês) e os DDGS (grãos secos de destilaria com solúveis), que podem ser aproveitados para alimentação animal ao serem incorporados em rações para bovinos, suínos e aves.

Os desafios para os bioprodutos de primeira geração vão além da competição com a produção de alimentos e da necessidade de grandes áreas para a produção da biomassa. A sazonalidade das culturas, como a da cana-de-açúcar, pode afetar a regularidade no abastecimento das biorrefinarias, dificultando o planejamento operacional e logístico. Outros pontos críticos são a necessidade de desenvolvimento de culturas com maior rendimento energético e o aumento da eficiência no aproveitamento integral da biomassa, o que pode demandar tecnologias avançadas para seu processamento.

• Segunda geração (2G)

As biorrefinarias 2G utilizam biomassa lignocelulósica ou não alimentar, aproveitando resíduos agrícolas, agroindustriais, florestais e até urbanos, como cascas de banana, bagaço de cana, palha de milho e dejetos de animais. Essa abordagem reduz o desperdício e evita a competição com a produção de alimentos, agregando valor a materiais que seriam descartados.

Os resíduos podem ser aproveitados até mesmo em biorrefinarias descentralizadas, implementadas em comunidades rurais para promover autonomia energética. Essas instalações descentralizadas utilizam matérias-primas disponíveis na região, como cascas de frutas e esterco animal, para produzir biogás e biofertilizantes. Iniciativas desse tipo já foram adotadas, por exemplo, em comunidades rurais do Quênia.

Além de produzir biocombustíveis, como o etanol 2G, essas instalações geram subprodutos como a lignina, que pode ser aproveitada para a geração de energia, produção de adesivos industriais e até para células de baterias.

Como a biomassa 2G é estruturalmente mais complexa que a da primeira geração, sendo composta por celulose, hemicelulose e lignina, geralmente requer pré-tratamentos para quebrar as ligações químicas e liberar moléculas mais simples para a produção dos bioprodutos. Como os bioprodutos 2G exigem tecnologias mais sofisticadas e etapas adicionais de processamento em comparação aos 1G, os custos podem ser mais elevados, o que ainda pode dificultar a adoção dessas biorrefinarias em grande escala. Além disso, o rendimento e a eficiência de aproveitamento da biomassa tendem a ser inferiores em comparação aos bioprodutos de primeira geração.

As biorrefinarias também podem permitir aplicações inovadoras, como a produção de bio-hidrogênio a partir de resíduos agrícolas e urbanos. Este biocombustível, considerado uma fonte limpa de energia, pode ser utilizado para gerar eletricidade e calor. Além disso, avanços na conversão termoquímica e biológica de resíduos permitem a produção de biocombustíveis como o bioquerosene e o combustível sustentável para a aviação (SAF, da sigla em inglês). Essas tecnologias podem ampliar a sustentabilidade do setor energético e promover a valorização de resíduos antes descartados.

• Terceira geração (3G)

Aqui, a produção é realizada a partir da biomassa de algas. Esses organismos apresentam crescimento rápido e podem ser cultivados em áreas não agricultáveis, não competindo com a produção de alimentos. O cultivo das algas também pode ser integrado ao tratamento de águas residuárias e à captura de carbono, ampliando os benefícios ambientais dessas biorrefinarias.

Um exemplo da utilização de biomassa de algas em biorrefinarias é a produção do etanol de terceira geração. Depois de cultivadas, as algas são coletadas e passam por diferentes processos para a extração dos componentes da biomassa. Os carboidratos constituintes das suas células são recuperados e fermentados, de maneira similar ao que acontece para o etanol 1G e 2G, resultando na produção do etanol 3G, que é separado por destilação, concentrado e purificado antes de ser utilizado como biocombustível.

Apesar das vantagens, a produção do etanol de terceira geração ainda não acontece em larga escala, principalmente em função dos custos elevados.

As biorrefinarias representam uma revolução no aproveitamento de recursos renováveis, unindo tecnologia e sustentabilidade. Combinando a produção de bioenergia e bioprodutos, elas buscam o máximo aproveitamento da biomassa, reduzindo impactos ambientais e agregando valor aos resíduos e matérias-primas. Além disso, iniciativas de pesquisa e desenvolvimento têm impulsionado soluções como o bio-hidrogênio, biocombustíveis avançados e o uso de subprodutos como a lignina em materiais de alta tecnologia. Esses avanços posicionam as biorrefinarias como pilares da transição energética e da bioeconomia, traçando caminhos para um futuro mais sustentável.

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Fontes consultadas

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