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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.

CTBE é convidado a participar do Simpósio Tecnologia de Produção de Cana-de-açúcar

Gonçalo Pereira, diretor do CTBE, Henrique Junqueira Franco e Lauren Menandro, ambos da Divisão Agrícola, compartilham experiências nos dias 12 e 13 de julho
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O Grupo de Apoio à Pesquisa e Extensão (GAPE) da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” (ESALQ/USP) promove a oitava edição do Simpósio Tecnologia de Produção de Cana-de-açúcar, tradicional evento que busca difundir conhecimento e estimular o compartilhamento de informações quanto às tecnologias de produção de cana. O ciclo de palestras acontece entre os dias 12 e 14 de julho no Teatro UNIMEP, em Piracicaba. As inscrições podem ser feitas clicando neste link.

Três integrantes do CTBE foram convidados a compartilhar suas experiências. O diretor do Laboratório, Prof. Gonçalo Pereira, está à frente da palestra “Etanol 2G: experiências, situação atual e perspectivas no setor Sucroenergético brasileiro” que acontece em 12 de julho (10h45 às 11h30), primeiro dia do Simpósio.

O coordenador da Divisão Agrícola, Henrique Junqueira Franco vai moderar a mesa “Inovações tecnológicas no setor”, no dia 13 de julho (14h às 18h). Participa da mesa a pesquisadora Lauren Menandro, também da Divisão Agrícola, com o tema “Recolhimento de palha: ponto de vista agronômico” (14h45 às 15h30).

Para Franco, essa participação fornece ao CTBE a oportunidade de estar próximo ao setor produtivo que anseia por novas tecnologias. “Somos um Laboratório Nacional que faz ciência de olho nos produtores. Nós trabalhamos com foco nas demandas do setor produtivo”, afirma. “Participar do Simpósio ao lado de tantos profissionais e especialistas é uma chance de compartilhar informações: ensinando e aprendendo ao mesmo tempo”, reforça o coordenador da Divisão Agrícola do CTBE.

Confira a programação completa:

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 vinculada ao 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).

Vídeo Biocombustíveis Desenvolvimento Sustentável

Biocombustíveis e as Novas Perspectivas de Produção Sustentável

Novas tecnologias na área de biocombustíveis promovem o desenvolvimento sustentável. Dentre elas está a produção de etanol de segunda geração que aproveita integralmente a matéria-prima (bagaço e palha de cana-de-açúcar).
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O Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) é uma das principais instituições do Brasil a desenvolver pesquisas e novas tecnologias na área de produção de etanol. Um dos focos principais dos estudos do CTBE é promover o desenvolvimento sustentável e contribuir para que o País mantenha a liderança mundial na produção de biocombustíveis.

 

Neste vídeo produzido pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), é possível conhecer as ações de pesquisa e a infraestrutura do CTBE, principalmente no que diz respeito à produção de etanol de segunda geração. Essa tecnologia em desenvolvimento aproveita melhor a matéria-prima (bagaço e palha de cana-de-açúcar) e permite um aumento da produção de etanol em até 50%, sem aumentar a área de cana plantada.

Livro Biorrefinaria Virtual Springer

Springer publica livro sobre Biorrefinaria Virtual do CTBE

Obra em pré-venda apresenta ferramenta de avaliação de impactos de novas tecnologias em biorrefinarias.
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Livro Biorrefinaria Virtual Springer

A editora Springer realizará em janeiro de 2016 o lançamento mundial do livro “Virtual Biorefinery: An Optimization Strategy for Renewable Carbon Valorization”. A pré-venda já está disponível no site da editora.

A obra apresenta de forma concisa a estrutura e os resultados dos primeiros anos de operação da Biorrefinaria Virtual de Cana-de-açúcar (BVC). Essa ferramenta de simulação computacional desenvolvida pelo Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) possibilita avaliar tecnicamente a integração de novas tecnologias na cadeia produtiva de cana, nos três eixos da sustentabilidade: econômico, ambiental e social. Dentre as tecnologias avaliadas pela ferramenta estão o etanol celulósico (segunda geração), produtos derivados da química verde, novos manejos agrícolas para a cana-de-açúcar e diferentes estratégias de comercialização e uso do etanol como biocombustível.

A produção do livro foi coordenada por quatro editores, Atonio Bonomi e Otavio Cavalett, do CTBE, e Marco Aurélio Pinheiro Lima e Marcelo Cunha, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Mais de uma dezena de autores atuaram na produção do conteúdo dos nove capítulos, que totalizam 285 páginas.

O coordenador da Divisão de Avaliação Integrada de Biorrefinarias (AIB) do CTBE e responsável pelo desenvolvimento da BVC, Antonio Bonomi, explica que o grande diferencial da ferramenta é a possibilidade de integrar dados de toda a cadeia produtiva relacionada à produção de etanol de primeira e segunda geração, ou de outros compostos oriundos da cana-de-açúcar. “Ferramentas desse porte costumam simular somente os impactos industriais ou agrícolas da produção, de forma isolada. A BVC integra a avaliação dessas duas áreas e ainda contempla os impactos de uso final do produto para gerar um levantamento completo da sustentabilidade da tecnologia em desenvolvimento”.

Bruce Dale, eleito pela Biofuels Digest a 50a personalidade mundial mais relevante da bioeconomia em 2015, escreve no prefácio do livro a ser publicado pela Springer que não há nada no mundo igual a BVC, pois ela combina “ferramentas de modelagem econômica, ambiental e social para aprimorar uma indústria existente, a do refino de cana, ao mesmo tempo em que estabelece as bases para compreender e melhorar a sustentabilidade de uma indústria emergente, a do etanol de segunda geração”. Para Dale, o CTBE está liderando no mundo a aplicação de sistemas modernos de modelagem para moldar a emergência de uma nova indústria sustentável.

Biorrefinaria virtual avalia programas de pesquisa e políticas públicas de investimentos em novas tecnologias

O livro em pré-venda mostra que os dados gerados pela BVC podem contribuir para que empresas, governos e instituições de pesquisa e fomento definam prioridades de estudo e de desenvolvimento, avaliem o sucesso de seus projetos e planejem o investimento em novas tecnologias. Segundo Marco Aurélio Pinheiro Lima, um dos editores do livro e ex-diretor do CTBE os cientistas medem o sucesso de um programa de pesquisa de acordo com o número de publicações produzidas e de citações destas em outros estudos. Inovações tecnológicas têm como parâmetro de eficácia o lucro originado pelas patentes. “Mas em um laboratório nacional que persegue determinados resultados, a lógica da ciência básica não funciona e também não se pode aguardar o tempo necessário para que uma patente gere lucro. É preciso adotar uma estratégia para a tomada de decisão no dia a dia e é isso que a Biorrefinaria Virtual possibilita”, explica Lima.

Bonomi informa que um dos resultados da BVC mais expressivos comentados no livro da Springer é o estudo feito neste ano pela sua equipe no CTBE, a pedido do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES). Esse mostra a evolução do custo de produção do etanol de segunda geração no Brasil dentro de diferentes cenários e mostra que este valor poderá se tornar inferior ao custo de produção da primeira geração a partir de 2020. Tal pesquisa foi apresentada este mês pelo Brasil na Conferência do Clima de Paris (COP 21) como uma ação para reduzir significativamente as emissões de gases de efeito estufa no País.

A obra a ser publicada apresenta os seguintes capítulos:

  • Chapter 1 – Background;
  • Chapter 2 – The Virtual Sugarcane Biorefinery Concept;
  • Chapter 3 – The Agricultural Production Model;
  • Chapter 4 – Biorefinery Alternatives;
  • Chapter 5 – Biorefinery Products Logistics, Commercialization and Use;
  • Chapter 6 – Sustainability Assessment Methodologies;
  • Chapter 7 – Use of the VSB to Assess Biorefinery Strategies;
  • Chapter 8 – Use of VSB to Plan Research Programs and Public Policies;
  • Chapter 9 – Final Remarks.

Artigo mais citado em 2012-2013

No último mês de novembro a editora Springer também premiou a equipe do CTBE que atua no desenvolvimento e uso da BVC com o certificado de artigo mais citado dos anos de 2012-2013 da Revista Clean Technologies and Environmental Policy. O artigo premiado possui o título Environmental and economic assessment of sugarcane first generation biorefineries in Brazil.

Palestrantes Encontro Química Verde

Novos rumos para a química verde no Brasil

V Encontro da Escola Brasileira de Química Verde reuniu pesquisadores, empresas e instituições de fomento no CTBE.
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Palestrantes Encontro Química Verde

O V Encontro da Escola Brasileira de Química Verde, promovido pelo Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) e pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em Campinas-SP, no último mês de outubro, mostrou que o panorama brasileiro da química verde está mudando. Instituições de fomento lançaram grandes editais dedicados à temática, empresas brasileiras e multinacionais começaram a desenvolver e produzir os primeiros compostos químicos oriundos de biomassa renovável e pesquisadores buscam criar novos modelos de desenvolvimento de pesquisa nessa área. O otimismo no futuro do setor perdura, mesmo diante do complexo cenário político e econômico que o País enfrenta.

A edição desse ano do Encontro contou com duas seções temáticas. Uma delas reuniu quatro indústrias químicas que mais investem atualmente em química verde no Brasil, que são: Braskem, Rhodia/Solvay, Dow, Croda. A outra trouxe representantes de quatro grandes instituições de fomento à pesquisa do País, que são: Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES), Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii).

Na avaliação da coordenadora do evento, a pesquisadora do CTBE Maria Teresa Borges Pimenta, a plenária com as empresas mostrou uma busca por maior sustentabilidade nos processos. Elas estão criando centros de inovação no Brasil por conta, principalmente, da cana-de-açúcar que é uma biomassa com potencial para a química verde e amplamente produzida por aqui. “Ao mesmo tempo, as empresas mostraram que vão apostar nos produtos já definidos, com mercado disponível e boas chances de viabilidade econômica para os novos processos, alterando somente a matéria-prima e a forma de obtenção do produto. No Brasil não devemos esperar que as indústrias químicas paguem pelo “selo verde”, explica Pimenta.

Encontro Química Verde Comitê Organizador

Membros do Comitê Organizador do V Encontro da Escola Brasileira de Química Verde (da esquerda para a direita: Maria Teresa Barbosa, Sindélia Azzoni, Carlos Rossell e Karen Marabezi).

Na sessão das instituições de fomento o destaque foi o Plano de Desenvolvimento e Inovação da Indústria Química (PADIQ), uma iniciativa recém lançada por BNDES e Finep que vai investir R$ 2,2 bilhões durante os anos de 2016 e 2017 para projetos de pesquisa voltados à indústria química. Representantes das duas instituições explicaram detalhes do PADIQ para a audiência, visto que uma das suas linhas se destina a produtos químicos provenientes de fontes renováveis. Os palestrantes também concordaram que precisa existir uma maior conexão entre os instrumentos de fomento das instituições para que bons estudos de ciência básica cheguem ao estágio de produtos comercializados pelas indústrias.

A matéria-prima redefine a engenharia dos processos em química verde

No aspecto técnico, uma das principais discussões do V Encontro da Escola Brasileira de Química Verde envolveu a necessidade de rever a engenharia empregada na produção de blocos químicos produzidos a partir de matérias-primas renováveis. A pesquisadora do CTBE e coordenadora do evento, Sindélia de Freitas Azzoni, explica que, até o momento, o desenvolvimento de tecnologias que utilizam biomassa lignocelulósica para produzir biocombustíveis ou produtos químicos se baseia no uso de operações unitárias e reações de transformação bem estabelecidas. Altera-se apenas a matéria-prima, como por exemplo o uso de biomassa lignocelulósica ao invés de petróleo.  “O problema dessa estratégia é que a biomassa lignocelulósica é quimicamente heterogênea e as frações de interesse para o processo se encontram no estado sólido, o que exige a criação de novos conceitos de processos e de equipamentos para processar com eficiência  as reações em estado semi-sólido ou suspensões. Isto representa uma mudança considerável de paradigma e apresenta uma grande oportunidade para inovação”, informa Azzoni.

Palestrantes como Antônio Aprígio da Silva Curvelo, da Universidade de São Paulo (USP – São Carlos) propõem um mudança nesse formato de trabalho. Para ele, é mais eficaz olhar para as macromoléculas da biomassa e identificar o que pode ser aproveitado para então desenhar processos novos de produção de compostos de química verde, comtemplando essa maior diversidade química. Atualmente, processos que utilizam biomassa lidam com custos mais elevados em operações de downstream e de separação e purificação, ponto a ser trabalhado para melhorar a viabilidade econômica como um todo.