Utilização do sorgo sacarino como matéria-prima complementar à cana-de-açúcar para obtenção de etanol em microdestilaria

Sweet sorghum utilization as complementary raw material of sugar cane for ethanol production in microdistillery

UTILIZAÇÃO DO SORGO SACARINO COMO MATÉRIA-PRIMA COMPLEMENTAR À CANA-DE-AÇÚCAR PARA OBTENÇÃO DE ETANOL EM MICRODESTILARIA¹

TEIXEIRA, Cyro Gonçalves²; JARDINE José Gilberto³ & BEISMAN, Darcy Antônio⁴

RESUMO

O sorgo sacarino tem sido motivo de investigação como fonte complementar de matéria-prima para a produção de etanol em microdestilaria. Os seus colmos podem ser processados na mesma instalação destinada à produção de etanol de cana-de-açúcar, oferecendo também uma quantidade de resíduo fibroso (bagaço) para gerar o vapor necessário para a operação industrial. Os resultados obtidos em dois anos de experimento mostraram que o sorgo sacarino cultivar Br 505 pode ser uma cultura complementar à cana-de-açúcar para produção de etanol. Os teores de açúcares redutores totais nos colmos não foi significativamente diferente do encontrado nos colmos de cana-de-açúcar cortados antecipadamente. Os colmos apresentaram um conteúdo em açúcares redutores totais de 33 a 40%, em base seca. Assim, o sorgo sacarino pode ser colhido na entressafra da cana-de-açúcar reduzindo o período de ociosidade da indústria e favorecendo o corte da matéria-prima após maturação completa. Além disso, os grãos e os resíduos e subprodutos da microdestilaria podem ser destinados a outras finalidades voltadas para a produção de alimentos na propriedade rural. A utilização das duas culturas, como matéria-prima para a produção de álcool, pode permitir um melhor uso dos colmos da cana-de-açúcar após atingirem a maturação completa, o que representa teores mais elevados de açúcares.

Palavras-chave: Cana-de-açúcar, sorgo sacarino, etanol.

SUMMARY

SWEET SORGHUM UTILIZATION AS COMPLEMENTARY RAW MATERIAL OF SUGAR CANE FOR ETHANOL PRODUCTION IN MICRODISTILLERY. Sweet Sorghum has been evaluated as a complementary source of raw material for ethanol production in microdistillery. Sorghum culms can be processed in the same installation utilized for the production of ethanol from sugar cane, giving an ample fiber residue (bagasse) to generate enough steam for industrial operation. The results obtained in a two years experimental work showed that sweet sorghum cultivar Br 505 could be a recommendable alternate crop to complement sugar cane in the production of ethanol in microdistillery. The total reducing sugar content of the culms was not significantly different when compared to those of sugar cane earlier harvested. The culms presented a total reducing sugar content of 33 to 40%, on dry basis. In this case the utilization of sweet sorghum culms between the sugar cane harvesting season can reduce the microdistillery inactive period. Besides the grains, the distillery residues and by-products can be used in other activities directed to food production in the rural property. The utilization of the two crops as raw material for alcohol production in microdistillery can provide a better use of sugar cane after reaching complete maturity present high sugar content in the culms.

Key words: Sugar cane, sweet sorghum, ethanol.

1 — INTRODUÇÃO

No início de 1973, a produção nacional de petróleo era apenas suficiente para atingir 23% de uma demanda de 753 mil barris/dia. Em 1975, a demanda atingiu 847 mil barris diários, e a produção nacional decresceu para 20% (3). Essa situação foi desastrosa para o Brasil, obrigando-o a buscar outras soluções para atender as necessidades nacionais de combustível.

No Brasil, com o objetivo de reduzir despesas com a importação de petróleo, surgiu o Programa Nacional do Álcool (Proálcool), criado pelo decreto nº 79.953, de 14 de novembro de 1975, visando incentivar a produção de álcool etílico, tendo como matéria-prima cana-de-açúcar.

Ao levar em conta o potencial do País em expandir sua área de exploração agrícola, sem reduzir as áreas ocupadas com outras culturas, a adoção do álcool etílico como carburante apareceu como a alternativa mais interessante.

LIPINSKI & KRESOVICH (5) que fizeram uma apreciação sobre culturas de grande potencial energético como fontes renováveis de energia, afirmaram que as três culturas de maior destaque são a cana-de-açúcar, a beterraba açucareira e o sorgo sacarino.

A cana-de-açúcar se desenvolve bem no trópico úmido, apresentando rendimentos altos em açúcares por área cultivada enquanto a beterraba açucareira se desenvolve em climas temperados (5). O sorgo sacarino se assemelha à cana-de-açúcar, uma vez que o armazenamento de açúcares se localiza no colmos, além de fornecer quantidade de bagaço suficiente para geração de vapor para a operação industrial. Entretanto, ele difere de maneira acentuada da cana-de-açúcar pelo fato de ser cultivado a partir de sementes e apresentar um ciclo vegetativo bem mais curto, de 120 a 130 dias. Ademais, o sorgo sacarino produz ainda grãos, que podem ser utilizados principalmente para alimentação animal na propriedade rural.

Nas grandes destilarias, o período da entressafra da cana-de-açúcar, compreendendo os meses de dezembro a abril, é utilizado para os necessários reparos nas instalações e equipamentos, principalmente a revisão das moendas. Entretanto, quando se trata de microdestilarias, dotadas de instalações simples, grande parte deste tempo é completamente ocioso.

Uma das alternativas é a de se proceder um corte antecipado da cana-de-açúcar, permitindo acelerar o início da operação da microdestilaria. Neste caso, iria ocorrer uma redução no rendimento industrial, pelo fato de se cortar a cana-de-açúcar antes dos colmos terem atingido a maturação completa, apresentando um teor mais baixo de açúcares fermentescíveis.

O cultivo do sorgo sacarino pode ser uma alternativa técnica e economicamente viável para fornecimento de matéria-prima à microdestilaria, evitando o corte antecipado de cana-de-açúcar. Ele também pode ser adequado em um sistema integrado de exploração da propriedade rural, objetivando a auto-suficiência de energia, aliada a outras atividades voltadas para a produção agropecuária.

A pesquisa realizada visou verificar a adequação do uso do sorgo sacarino para complementar a cultura da cana-de-açúcar no fornecimento de colmos destinados à produção de álcool etílico em microdestilaria.

2 — MATERIAL E MÉTODOS

Os experimentos de cultivo do sorgo sacarino foram realizados na Fazenda Ermida, Jundiaí-SP no primeiro ano e no Instituto de Zootecnia, Nova Odessa-SP no segundo ano. Nos dois anos foi plantado o cultivar de sorgo sacarino Br 505, cujas sementes foram fornecidas pelo Centro Nacional de Pesquisa de Milho e Sorgo, de Sete Lagoas-MG. O espaçamento adotado foi de 0,70m entre linhas, mas a densidade variou em razão das dificuldades encontradas na regulagem da semeadeira para se obter uma distribuição uniforme das sementes nas linhas.

No ano agrícola de 1987/88, o plantio foi retardado, tendo sido efetuado em 20 de dezembro, a comparação foi feita com cana-de-açúcar da variedade Na 56-79, cultivada na própria fazenda. No ano agrícola 1988/89, o plantio foi feito em 16 de novembro, e a comparação efetuada com cana-de-açúcar da variedade CP 5122 cultivada no Centro Nacional de Pesquisa de Monitoramento e Avaliação de Impacto Ambiental, de Jaguariúna-SP. Em ambos os casos, as amostras foram retiradas em canaviais já existentes. Foram retiradas amostras semanais de colmos de sorgo sacarino cultivar Br 505 e de cana-de-açúcar Na 56-79 a partir do ponto de maturação dos grãos de sorgo. As amostras foram retiradas em triplicata cada uma constituída por três colmos cortados ao acaso dentro da área experimental. As análises de açúcares redutores (AR), açúcares redutores totais (ART) foram feitas na Faculdade de Engenharia de Alimentos da UNICAMP, Campinas-SP, adotando-se o método volumétrico de Lane-Eynon conforme HORWITZ (4). O teor de sacarose foi determinado pelo método polarimétrico conforme HORWITZ(4). Antes de processar as análises, os colmos foram desintregrados e secos em estufa a vácuo.

No ano agrícola 1987/88 parte do sorgo sacarino foi deixado no campo, sem que fosse efetuado o corte dos colmos após a maturação dos grãos. O corte foi efetuado apenas em 08 de setembro, retirando-se simultaneamente amostras de colmos da rebrota.

No ano agrícola de 1988/89, foram retiradas amostras em duplicata dos colmos de sorgo sacarino cultivar Br 505 e da cultivar CP 5122 de cana-de-açúcar. Cada amostra foi constituída por três colmos cortados ao acaso dentro da área de plantio. O preparo da amostra foi feito pelo processo do digestor, empregado em usinas de açúcar, a partir dos colmos desintegrados sem que estes tenham passado por secagem prévia. Foram efetuadas apenas as determinações de açúcares redutores totais pelo método volumétrico de Lane-Eynon, conforme técnica recomendada por NOVAES (6)

No ano agrícola 1987/88, quando os grãos já estavam maduros, foram cortadas ao acaso seis linhas de plantas, cada uma delas com cinco metros de comprimento. Foi feita a contagem do número de plantas de cada uma das seis amostras, separando-se dez plantas ao acaso. Nas plantas separadas foi feito o corte das panículas à altura do primeiro internódio superior dos colmos. As panículas foram levadas para o laboratório, onde se procedeu a separação e pesagem dos grãos. Foram também determinados os pesos das dez plantas de cada amostra, juntamente com as folhas. Neste estágio de maturação, as folhas já se apresentam bem ressecadas.

Procedimento idêntico foi adotado para o experimento do ano agrícola de 1988/89, sendo que o número de amostras foi de dezesseis.

Para a análise estatística dos valores obtidos para açúcares redutores totais nos anos agrícolas de 1987/88 e 1988/89, foi aplicada a análise de variância, obtendo-se os resultados apresentados na Tabela 3.

3 — RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os valores obtidos para a concentração de açúcares nos anos agrícolas 1987/88 e 1988/89 constam das Tabelas 1 e 2.

Esses resultados indicaram que:

– Não há diferença significativa entre o sorgo sacarino e a cana-de-açúcar, quanto aos teores de açúcares redutores totais nos colmos;

– Não há diferença significativa entre os anos agrícolas no desenvolvimento de açúcares redutores totais nos colmos.

Alguns dados de interesse agronômico obtidos a partir das seis amostras de sorgo sacarino, cada uma delas constituída por dez plantas separadas ao acaso, constam das Tabelas 4 e 5.

A partir dos resultados experimentais, foi possível estimar rendimentos de natureza agroindustrial, conforme Tabela 6.

Os rendimentos médios de colmos de cana-de-açúcar no Estado de São Paulo (ao redor de 55 a 60 t/ha) são mais elevados do que os obtidos para o sorgo sacarino (cerca de 48 t/ha). Entretanto, o ciclo vegetativo do sorgo sacarino é de 120 a 130 dias, ao passo que o da cana-de-açúcar é de 12 meses (soca) e de 18 meses (primeiro plantio).

No caso do corte antecipado dos colmos de cana-de-açúcar, resultando em diferenças estatisticamente não significativas para os teores de açúcares redutores totais quando comparados com os de colmos de sorgo sacarino, os rendimentos teóriocos em álcool etílico por tonelada são equivalentes.

Conforme relatado por EBELING (2), a eficiência das destilarias é de 53 litros de álcool etílico para cada 100 Kg de açúcares redutores totais presentes no caldo de fermentação. Assim, pela análise dos resultados, no caso do sorgo sacarino, os rendimentos seriam de 53 a 54 litros por tonelada de colmos processados e de 55 a 57 litros para o caso da cana-de-açúcar. Se os colmos de cana-de-açúcar tivessem sido processados no ponto de maturação completa, este rendimento poderia ter sido elevado para um valor de 67 a 70 litros.

Em razão do retardamento da estação chuvosa e outros imprevistos, os plantios foram protelados, não podendo ser feitos em outubro como programado; o plantio em outubro permite que o primeiro corte seja feito em fevereiro, possibilitando um segundo corte da rebrota no mês de junho. Com o plantio tardio, o desenvolvimento da rebrota foi prejudicado, uma vez que o seu crescimento ocorreu em um período do ano em que fotoperíodo é menor, acompanhado de queda da temperatura.

Nas amostras de colmos cortados em 08 de setembro, no ano agrícola de 1987/88, os valores obtidos nas análises são apresentados na Tabela 7.

Os colmos que foram deixados no campo sem cortar, ressecaram. Todavia, mantiveram o conteúdo em açúcares pouco alterado, durante o longo período que permaneceram no campo, podendo assim, serem utilizados como ingrediente de ração volumosa.

No caso desse experimento, em que se procedeu um plantio tardio, a época do primeiro corte foi retardada e a rebrota não se desenvolveu bem. Houve um perfilhamento, porém, o volume de massa verde representado pelos colmos e folhas foi pequeno. A área cortada serviu apenas como pastagem para o gado bovino.

4 — CONCLUSÕES

1.Os teores de açúcares redutores totais dessas culturas não foram significativamente diferentes nos dois anos agrícolas considerados, apesar do plantio do sorgo sacarino ter sido tardio e o primeiro corte ter sido feito em uma época em que a cana-de-açúcar estava próxima do ponto de maturação completa.

2.A densidade de plantio mais baixa contribuiu para elevar o rendimento em grãos, sem prejuízo para o rendimento em massa verde e no teor de açúcares redutores totais, uma vez que os colmos apresentam maior diâmetro.

3.Em razão do sorgo sacarino poder ser utilizado no período da entressafra da cana-de-açúcar, a sua exploração como matéria-prima complementar para a operação da microdestilaria, desponta como uma alternativa válida para reduzir a ociosidade da instalação industrial.

4.Através de aproveitamento dos grãos, bem como dos resíduos e subprodutos da operação da microdestilaria, o sorgo sacarino se adapta muito bem em um sistema integrado de exploração da propriedade rural, objetivando a auto-suficiência em combustível, associada a outras atividades voltadas para a produção agropecuária.

5 — REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

² EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Tecnologia Agroindustrial de Alimentos (CTAA), CEP 23020-470, Rio de Janeiro, RJ.

³ EMBRAPA, Centro Nacional de Pesquisa Tecnológica em Informática para Agricultura (CNPTIA), Caixa Postal 6041, CEP 13083-970, Campinas, SP.

⁴ Instituto de Zootecnica da Coordenadoria de Pesquisa Agropecuária da Secretaria e Abastecimento do Estado de Sâo Paulo, Caixa Postal 60, CEP 13460-000, Nova Odessa, SP.

• (1) BORGONOVI, R.A.; GIACOMINI, S.F.; SANTOS, H.L. dos; FERREIRA, A da S.; WAQUIL, J.M; SILVA, J.B. da; CRUZ, I. Recomendações para o plantio do sorgo sacarino Sete Lagoas: EMBRAPA-CNPMS, 1982. 16 p. (EMBRAPA-CNPMS. Circular Técnica, 8).
• (2) EBELING, C. New technological advances in Brazilian ethanol production: increase of the energetic balance by using biogas from alcohol stillage. Zuckerindustrie, v.114, p.17-24, Oct.1989.
• (3) ETHANOL Brazil export potencial: The Brazilian Ethanol Producer’s Special Committee. São Paulo: [s.n.], 1990. p.19
• (4) HORWITZ, W., ed. Offical methods of analysis of the Association of Analytical Chemists 14.ed. Washington: A.O.A.C., 1984. p. 1141
• (5) LIPINSKI, E.S.; KRESOVICH, S. Sugar crops as a solar energy converters. Experientia, v.38, p.13-7, 1982.
• (6) NOVAES, F.V. Laboratório para controle de álcool Piracicaba: Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiróz," 1985. 78p.

¹

Recebido para publicação em 18/06/96. Aceito para publicação em 07/11/97.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  14 Dez 2004
• Data do Fascículo
  Dez 1997

Histórico

• Recebido
  18 Jun 1996
• Aceito
  07 Nov 1997