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Agricultura de Precisão no setor sucroenergético brasileiro: onde estamos e para onde deveremos ir!

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Por Guilherme Sanches

 

É fato que a agricultura de precisão (AP) desperta cada dia mais o interesse dos diversos segmentos do agronegócio. Caracterizada como um pacote tecnológico, a AP inclui diversas tecnologias e ferramentas que buscam determinar a variabilidade espacial presente nas lavouras para extrair o máximo rendimento destas. Não só busca otimizar os recursos para obter maiores lucratividades, mas também busca respeitar o meio ambiente pela utilização racional de insumos. No cenário mundial atual onde os recursos estão cada vez mais escassos e a poluição ambiental é preocupante, falar em agricultura de precisão é fundamental. Somado a isso, as metas ratificadas pelo governo brasileiro e outras nações ao redor do mundo na Conferência das Partes sobre mudanças do Clima (COP-21) fazem da agricultura de precisão um dos elementos chave para o sucesso das ambiciosas, porem necessárias, metas. Produzir mais com menos, respeitando o meio ambiente, deverá ser o lema do agronegócio brasileiro. No entanto, quando falamos de Brasil e do nosso setor sucroenergético dentro do contexto da agricultura de precisão surge a questão: onde estamos? Quais são as iniciativas e os avanços técnico-científicos que o Brasil tem feito neste sentido?

Dando um breve histórico, a preocupação com variabilidade espacial presente nas lavouras não é recente. O primeiro trabalho cientifico que relata esta preocupação é de 1929, publicado por Linsley e Bauer, com recomendações de testes da acidez do solo para aplicação de calcário. Contudo, o termo “Agricultura de Precisão” foi criado somente na década de 1990. Já no Brasil a Agricultura de Precisão começou a ganhar peso apenas no início do segundo milênio, especificamente em 2001, quando foram apresentadas as primeiras máquinas comerciais de aplicação de adubos à taxa variável. De lá para cá, a AP se intensificou cada vez mais, surgindo novas variantes como agricultura digital, agricultura inteligente, agricultura 4.0 e por aí vai.

Retirando uma pequena amostra (N= 233) de trabalhos técnico-científicos publicados mundialmente em revistas de alto impacto na temática de AP desde 2012, data em que foi criada a Comissão Brasileira de Agricultura de Precisão (CBAP) junto ao MAPA (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento), é visível o avanço e interesse do Brasil a respeito do assunto. Nossa posição é nada menos do que a 4ª, ficando apenas atrás de Estados Unidos (EUA), Espanha (ESP) e China (CHN) (Figura 1).

 

Figura 1. Números de trabalhos técnicos-científicos publicados por país desde 2012 na temática de Agricultura de Precisão. Fonte: Núcleo de Pesquisa Agricultura de Precisão CTBE/CNPEM.

 

Apesar de motivador, uma pesquisa de mercado realizada em 2013 pela Kleffmann Group revela que, ainda, o agronegócio brasileiro precisa colocar na prática aquilo que está dentro das academias e dos institutos de pesquisa no que diz respeito a AP. De 992 produtores entrevistados, principalmente do setor de grãos, apenas 45% afirmaram que utilizam alguma técnica relacionada à agricultura de precisão (Figura 2). Destes, que afirmaram usar AP, a maioria realiza o mapeamento da fertilidade do solo. A maneira como realizam o mapeamento da fertilidade do solo fica quase empatada entre à nível de talhão (43%) ou grid (57%). No geral, esses números revelam que, apenas, cerca de 15% da agricultura brasileira utilizam técnicas de amostragem de solo para mapeamento da fertilidade. É fato que ainda estamos muito longe do que gostaríamos. Hoje esses números já devem ter sofrido alterações, mas essa pesquisa de 2013 é a mais recente que se conhece do mercado brasileiro. Precisamos de novos números para saber onde estamos e, assim, alavancar investimentos no setor, além de novas atitudes para inserirmos a essência da AP nas lavouras brasileiras. Um importante passo para isso foi a criação da Associação Brasileira de Agricultura de Precisão (AsBrAP), em maio de 2017, tendo como um dos objetivos incentivar e divulgar a importância da agricultura de precisão para a sustentabilidade das produções agrícolas.

Figura 2. Resultados da pesquisa divulgada pela Kleffmann Group realizada em 2013 no mercado brasileiro.

Fonte: http://www.agriculturadeprecisao.org.br/upimg/publicacoes/pub_-boletim-tecnico-03—agricultura-de-precisao-numeros-do-mercado-brasileiro-11-04-2017.pdf

 

Quando entramos especificamente no setor sucroenergético brasileiro, movido principalmente pela cana-de-açúcar e seus derivados, os números precisam nos fazer parar e refletir. Da amostra de trabalhos técnico-científicos apresentada anteriormente, as culturas onde as pesquisas em AP (à nível mundial) concentram força são principalmente para o trigo (1º) e milho (2º) (Figura 3). Já a cana-de-açúcar se localiza na 14ª posição, empatada com cevada e oliva. Este retrato nos revela o porquê de as culturas de grãos estarem mais tecnificadas. Os ganhos relativos de produtividade destas lavouras nos últimos anos ultrapassam facilmente a cultura de cana-de-açúcar, que por sua vez se encontra estagnada. A produtividade agrícola da cana-de-açúcar sofreu reduções significativas nos últimos anos, principalmente devido à adoção da mecanização, desde o plantio até a colheita. Mudanças neste cenário de estagnação são facilmente percebidas pelos grupos que adotam expressivamente as tecnologias de piloto automático em todas as operações agrícolas, onde os ganhos em produtividade estão em torno de 8% a 10%, sem falar dos benefícios de redução de manobras e consumo de diesel. Mas sabemos que a agricultura de precisão pode alavancar ainda mais esses números. As tecnologias disponíveis não só permitem aumentar a produtividade, mas principalmente racionalizar os insumos. Somos carentes de números e resultados práticos que comprovem a verdadeira eficácia (econômica e ambiental) da adoção destas tecnologias no setor sucroenergético brasileiro.

Quando falamos de agricultura de precisão estamos intrinsicamente falando de inovação. Neste contexto o retrato revelado aqui não está longe do contexto brasileiro de inovação. Dados de 2015 revelam que o Brasil se encontra em 13º colocado no ranking de publicações científicas à nível mundial. No entanto, quando procuramos olhar pela ótica da inovação estamos apenas na 70ª posição. Estes números mostram o enorme “vale” que existe para que a ciência básica (feitas nas universidades e institutos de pesquisa) atinja a inovação e, consequentemente, chegue ao setor produtivo para gerar riqueza à nação. Na AP estamos neste mesmo dilema. Estamos conseguindo avançar em pesquisas, porém as mesmas não estão chegando aonde de fato precisam e deveriam chegar, isto é, no setor produtivo. Somado a isso, a cada dia fica mais difícil avançar nas pesquisas para gerar inovação no Brasil. Prova disso são os enormes cortes que o Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) vem sofrendo. O último corte atingiu os expressivos 40%. Uma luz no fundo do túnel para alavancarmos o setor e as inovações necessárias poderá ser o RenovaBio. Sem dúvida esta reforma política de biocombustíveis permitirá impulsionar a demanda por combustíveis mais limpos, acelerando nosso crescimento.

 

Figura 3. Números de trabalhos técnicos-científicos publicados por cultura desde 2012 na temática de Agricultura de Precisão. Fonte: Núcleo de Pesquisa Agricultura de Precisão CTBE/CNPEM

Portanto, o fato é que para as metas do acordo de Paris serem alcançadas precisamos avançar. Estimativas apontam que a produção brasileira de cana-de-açúcar precisará sofrer um acréscimo de ≈43% até 2030. Para isso não há sombra de dúvidas que parcerias entre instituições de pesquisa e o setor produtivo deverão ser cada vez maiores. Sem verba para pesquisa não se faz ciência, sem ciência não se faz inovação e sem inovação não há crescimento. Apesar de crítico, o cenário atual deve nos motivar a caminhar em frente e tornar o agronegócio brasileiro uma potência cada vez maior. Agricultura de Precisão é um caminho sem volta que permitirá produzir mais com menos. Aqueles que se atentarem mais rapidamente para esse fato tornarão seus negócios mais lucrativos e sustentáveis. Este é o momento da Agricultura de Precisão. Estudar a variabilidade espacial e temporal das lavouras para maximizar a produção e minimizar os impactos ambientais é o caminho!

 

Sobre o autor

Guilherme Martineli Sanches é graduado e mestre em Engenharia Agrícola pela Faculdade de Engenharia Agrícola (FEAGRI/UNICAMP) e especialista em Análise de Dados pela Faculdade de Engenharia Química (FEQ/UNICAMP). Atualmente é Líder do Núcleo de Pesquisa em Agricultura de Precisão do Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) pertencente ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM).

Sobre o CTBE

O Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) integra o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organização social qualificada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). O CTBE desenvolve pesquisa e inovação de nível internacional na área de biomassa voltada à produção de energia, em especial do etanol de cana-de-açúcar. O Laboratório possui um ambiente singular no País para o escalonamento de tecnologias, visando a transferência de processos da bancada científica para o setor produtivo, no qual se destaca a Planta Piloto para Desenvolvimento de Processos (PPDP).

Sobre o CNPEM

O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) é uma organização social qualificada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). Localizado em Campinas-SP, possui quatro laboratórios referências mundiais e abertos à comunidade científica e empresarial. O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) opera a única fonte de luz Síncrotron da América Latina e está, nesse momento, construindo Sirius, o novo acelerador brasileiro, de quarta geração, para análise dos mais diversos tipos de materiais, orgânicos e inorgânicos; o Laboratório Nacional de Biociências (LNBio) desenvolve pesquisas em áreas de fronteira da Biociência, com foco em biotecnologia e fármacos; o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia de Bioetanol (CTBE) investiga novas tecnologias para a produção de etanol celulósico; e o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) realiza pesquisas com materiais avançados, com grande potencial econômico para o país.

1º Workshop Estratégico CTBE

Laboratório reúne líderes do setor, formadores de opinião e de políticas públicas para discutir o Setor Sucroenergético no Nordeste
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Texto reproduzido do portal novaCana

No dia 30 de março, o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) realiza um workshop sobre os desafios e as perspectivas do setor sucroenergético no Nordeste. O evento acontecerá em Campinas, na sede do laboratório, e busca aproximar atores relevantes no segmento e oferecer suporte tecnológico para, assim, acelerar o desenvolvimento do setor nesta região do país.

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Esse é o primeiro de uma série de workshops estratégicos que o CTBE pretende promover. Ao falar sobre o evento em recente entrevista ao novaCana, o atual diretor do laboratório, Gonçalo Pereira, enfatizou que o CTBE trabalha para todas as regiões produtoras. “Somos um laboratório nacional, apesar de ficarmos em São Paulo. Queremos resolver os problemas ou apoiar as soluções do país como um todo”, afirmou.

O seminário deve coroar os resultados obtidos após a expedição realizada pelo CTBE na região. No mês de fevereiro, profissionais do laboratório percorreram o Nordeste em uma viagem de mais de 2.800 quilômetros. O objetivo foi identificar os gargalos e as dificuldades enfrentados pelos produtores e empresários. A partir dos desafios específicos, o compromisso do laboratório foi pesquisar as soluções dos mesmos.

Agora, algumas dessas questões serão abordadas durante o evento, como a mecanização em área declivosas, a necessidade de variedades de cana adaptadas e a otimização de técnicas e equipamentos para a geração de bioeletricidade, açúcar e álcool. Além disso, serão tratados assuntos relacionados ao melhoramento de técnicas de adubação e irrigação e ao enfrentamento de pragas e doenças.

Etanol celulósico deve ser economicamente viável em 2020

CTBE estima custo, evolução tecnológica e prazo para viabilidade econômica do biocombustível.
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Um estudo inédito produzido pelo Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), a pedido do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social  (BNDES), responde algumas questões fundamentais a quem trabalha na área de etanol, seja cientista, empresário ou formulador de políticas públicas. Dentre elas, qual é a evolução do custo de produção do etanol celulósico, obtido a partir do bagaço e da palha, e quando essa tecnologia se tornará economicamente viável no Brasil.

Simulações computacionais realizadas na Biorrefinaria Virtual de Cana-de-açúcar (BVC) do CTBE estimam que o etanol celulósico, também conhecido como segunda geração (2G), será viável nas usinas brasileiras no médio-prazo, a partir de 2020. De acordo com os cálculos da BVC, o custo de produção atual do etanol 2G gira em torno de R$ 1,50 por litro, enquanto o custo do etanol de primeira geração (1G) fica em torno de R$ 1,15. No médio prazo, o valor para a segunda geração será drasticamente reduzido para R$ 0,75, podendo chegar, em mais alguns anos, a R$ 0,52 em determinados cenários tecnológicos e econômicos. A este custo, o etanol 2G permanecerá competitivo mesmo se o preço internacional do barril de petróleo atingir o mínimo de U$ 44.

Tais valores foram obtidos a partir de dados propostos pelo CTBE, após levantamento inicial junto a 22 empresas e especialistas do setor de etanol. As informações adquiridas englobam temas como características e qualidade das matérias-primas empregadas, produtividade no campo, nível de mecanização agrícola, rendimentos industriais, produtividade das diferentes operações nas usinas, insumos empregados, integração da primeira com a segunda geração, período de operação na safra e na entressafra, matéria-prima empregada na entressafra, entre outros.

Cenários tecnológicos estudados

As simulações computacionais atuaram sobre 14 cenários distintos ao longo de três períodos: de 2015 a 2020 (curto prazo), 2021 a 2025 (médio prazo) e 2026 a 2030 (longo prazo). “Todas as empresas consultadas nesse estudo possuem uma proposta de tecnologia para o curto prazo e objetivos estabelecidos para o longo prazo. Tais dados embasaram nossas estimativas”, explica o líder da BVC no CTBE, Antonio Bonomi.

Foi avaliado um cenário representativo da média atual do setor, principalmente na Região Centro-sul do Brasil, contempla uma planta 1G anexa com capacidade de processamento de dois milhões de toneladas de cana durante a safra, com tecnologia básica e sem integração energética. Os demais cenários são baseados no processamento de, pelo menos, quatro milhões de toneladas de cana, com tecnologia moderna eabrangem a produção de etanol de primeira geração exclusivamente, primeira geração integrada à segunda e segunda geração em indústria independente. Duas rotas tecnológicas foram consideradas. Em uma há a produção de etanol 2G com fermentação separada de açúcares de cinco carbonos (xilose). Na outra ocorre a cofermentação dos açúcares de cinco e seis carbonos (glicose).

Resultados na área agrícola e industrial

Na parte agrícola, um dos grandes diferenciais para a redução do custo futuro do etanol celulósico é a introdução da cana-energia. Tal variedade de cana possui teor maior de fibras e menor de açúcares, comparado à cana convencional. “Ela é mais produtiva. A produtividade média atual de cana convencional colhida é de 80 toneladas anuais por hectare, enquanto a cana-energia pode chegar a 250 toneladas anuais no longo prazo”, informa Bonomi,. Prevê-se que com os avanços tecnológicos esperados, será possível colher a cana-energia na entressafra da convencional já no médio prazo. Soma-se a isso o fato de que a cana-energia possibilita o dobro de cortes sem renovação do canavial e possui um sistema radicular (de raízes) mais robusto que a cana convencional, o que a torna mais resistente aos danos causados às soqueiras durante a colheita mecânica.

Comparação cana energia cana normal

Comparação entre cana energia e cana normal. Crédito: GranBio.

Na área industrial, A BVC prevê melhoria em todos os parâmetros do processo, como rendimento e condições operacionais das etapas de pré-tratamento e hidrólise, custo e consumo de enzimas etc. “A produção comercial do etanol 2G é apenas o início da curva de aprendizado do processo. Soma-se a isso a redução no investimento de implantação de novas unidades industriais e os equipamentos que melhorarão suas eficiências”, atesta Tassia Junqueira, coordenadora deste estudo no CTBE.

Estimativas de produção de etanol 2G e 1G2G e incertezas

As estimativas da BVC mostram que, no curto prazo, a produção de etanol celulósico ficará em torno de 90 milhões de litros anuais por planta industrial padrão. Esse número é condizente com a capacidade instalada da primeira usina de 2G inaugurada no Brasil, em 2014, que é 80 milhões de litros. Entretanto, as melhorias implementadas nos cenários em que há integração da primeira com a segunda geração podem elevar a produção total de etanol para cerca de 1 bilhão de litros anuais por usina.

No que diz respeito à produtividade de etanol celulósico, é possível observar três patamares de produção: em torno de 240 litros por tonelada de material lignocelulósico seco para o curto prazo; 300 litros para o médio; e próximo a 350 para o longo prazo. Esses valores refletem avanços tecnológicos, como o aumento de rendimento nas etapas de conversão e maior recuperação dos produtos nas etapas de separação sólido-líquido.

É sensato acreditar que um estudo com tamanho nível de complexidade possua incertezas decorrentes das premissas empregadas. Segundo Bonomi, uma das maiores delas é o preço futuro da eletricidade. Uma elevação brusca e inesperada nesse componente pode levar os usineiros a direcionar grande parcela da biomassa disponível nas usinas para a produção de energia elétrica. Com isso, deve haver uma diminuição no volume de etanol 2G produzido devido a menor disponibilidade de biomassa para o processo, assim como um custo mais elevado para essa matéria-prima.

Entretanto, as principais incertezas ligadas às atividades agrícolas e industriais foram incorporadas aos cálculos da BVC, que entrega alguns dos seus resultados com as devidas margens de erro estabelecidas. Mesmo com a inserção dessas sensibilidades, o custo do etanol celulósico no médio prazo se mantém próximo da primeira geração e, no longo prazo, é inferior.

Políticas públicas que estimulam o consumo de etanol 2G

Ao final do trabalho publicado na edição de abril deste ano da Revista BNDES Setorial, o Banco ressalta a importância do Brasil investir em políticas públicas de estímulo ao consumo de etanol 2G. Essas se somariam às iniciativas de sucesso de BNDES, Finep e Fapesp, entre outros órgãos de incentivo à P&D no País.

O trabalho também aponta a opinião do BNDES de que o CTBE, no âmbito da BVC e de sua Planta Piloto de Desenvolvimento de Processos, seria a instituição capaz de monitorar a evolução tecnológica do etanol celulósico e, sempre que possível, identificar uma relação de causalidade com os instrumentos de política implementados. “A geração dessa referência periódica de custos, independente e qualificada, contribuirá positivamente para o desenvolvimento dessa indústria no Brasil, seja influenciando estratégias empresariais, seja subsidiando e avaliando a agenda de política pública”, afirmam os autores do trabalho.

Produção de etanol 2G ganha coletânea de vídeos

Filmagens ilustram etapas do processo, equipamentos e condições de operação da produção de etanol 2G em laboratório. Vídeos integraram treinamento a professores de cursos técnicos ligados à cadeia sucroenergética.
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Profissionais do Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) promoveram no mês de setembro o curso Etanol de Segunda Geração (2G). Ele foi ministrado a 40 professores de cursos técnicos e profissionalizantes no setor de açúcar e álcool. Esta ação se deu em parceria com o Centro Paula Souza, responsável por 217 escolas técnicas e 63 faculdades de tecnologia no estado de São Paulo.

O curso, coordenado pelo pesquisador do CTBE George Jackson de Moraes Rocha, abordou as principais etapas de produção de etanol 2G em laboratório e a caracterização físico-química do bagaço de cana-de-açúcar empregada no processo. Dois dias de treinamento foram destinados à exposição de conteúdos teóricos e um dia a atividades práticas e visitas às instalações do CTBE.

Um dos destaques da capacitação dos professores do Centro Paula Souza foi a produção de uma coletânea de vídeos que ilustra, em detalhes, os processos de pré-tratamento, hidrólise enzimática, fermentação de hexoses, destilação fracionada e caracterização da biomassa de cana. As filmagens realizadas nos laboratórios do CTBE deram origem à lista de reprodução abaixo, publicada no canal do Laboratório no YouTube:

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Os vídeos apresentados no curso exibem equipamentos e insumos necessários à produção do etanol 2G em laboratório, assim como os produtos obtidos e as características e condições de operação dos processos ilustrados. No caso da caracterização físico-química do bagaço de cana, por exemplo, são quantificados componentes como os extrativos, a fração líquida e sólida e as cinzas presentes no material.

Nas próximas semanas, a produção de etanol de segunda geração também será filmada na Planta Piloto para Desenvolvimento de Processos (PPDP) do CTBE. Esta é utilizada para desenvolver tecnologias voltadas às indústrias de biocombustíveis e química verde em escala superior à laboratorial, reproduzindo condições industriais. Assista ao teaser da nova série abaixo:

Curso sobre etanol 2G é fruto de parceria com o MEC

Segundo a coordenadora do curso no Centro Paula Souza, Ana Maria Aoki Gonçalves, a ação de capacitação profissional dos professores de cursos técnicos realizada no CTBE integra o programa Brasil Profissionalizado, do Ministério da Educação (MEC). “O assunto etanol 2G é uma demanda dos próprios professores e esse treinamento chega em uma ótima hora para as instituições que sofrem com a baixa demanda de alunos, causada pela crise econômica que afeta o setor sucroenergético”, explica Aoki. Além de capacitar mão de obra, o programa do MEC também se destina à melhoria de instalações e equipamentos utilizados nos cursos profissionalizantes.