Microalgas

Embora ainda soem como algo saído diretamente de um filme de ficção científica, os biocombustíveis feitos com microalgas estão a caminho. E pode ser que eles cheguem ao mercado até antes do que se supunha

Embora ainda soem como algo saído diretamente de um filme de ficção científica, os biocombustíveis feitos com microalgas estão a caminho. E pode ser que eles cheguem ao mercado até antes do que se supunha

Fábio Rodrigues, de São Paulo

US$ 7,50 pelo galão (mais ou menos R$ 5,08 por litro)! É o que se pagaria, hoje, por biocombustíveis fabricados a partir de microalgas nos Estados Unidos. A estimativa consta de um relatório entregue em junho passado ao Departamento de Energia do governo norte-americano e que resume as conclusões a que chegou a Aliança Nacional para Biocombustíveis Avançados e Bioprodutos (Naabb), consórcio formado em 2010 especificamente para este projeto e composto por 39 instituições, entre centros de pesquisa, universidades e empresas. Foram três anos e US$ 70 milhões gastos em pesquisa de ponta na área.

Ainda está caro. No mês de novembro, a Administração de Informação em Energia dos EUA apurou que o consumidor norte-americano pagou, em média, US$ 3,65 pelo galão de óleo diesel. Mesmo assim, os resultados foram recebidos com entusiasmo. Quando começou seu trabalho, a Naabb avaliou que, usando a melhor tecnologia disponível, o mesmíssimo galão de biocombustível teria custado assustadores US$ 240.

Ou seja, em apenas três anos e com um conjunto de quatro inovações disruptivas, foi possível baixar os preços duas ordens de magnitude.

Por certo, ainda há muito trabalho pela frente, mas os novos números trouxeram os biocombustíveis de algas de volta para a esfera do possível. “Eu acho que o impacto que esse relatório [da Naabb] terá será exatamente o de reacender o interesse. Até agora, as algas vinham sendo vistas como uma possibilidade para o longo prazo. A Naabb as trouxe de volta para o médio prazo”, empolga-se o pesquisador Bruno Brasil, da Embrapa Agroenergia.

Bolha

Não faz tanto tempo assim, as microalgas foram alvo de um desses surtos de entusiasmo que, vira e mexe, acometem a indústria de bioenergia. No auge da bolha, todo um ecossistema de startups de biotecnologia – que emulavam o mítico modelo do Vale do Silício – havia se formado ao redor das microalgas. Para os mais afoitos, as microalgas seriam as grandes protagonistas de uma revolução tecnológica que nos salvaria, de uma vez por todas, da dependência em relação ao petróleo.

De lá para cá, no entanto, essa bolha parece ter murchado à medida que muitas dessas empresas pioneiras fecharam as portas ou trocaram o espinhoso mercado dos biocombustíveis por oportunidades mais rentáveis em outros mercados que exigem escalas menores e oferecem margens maiores.

Um caso típico é o da Solazyme. Embora ainda fale publicamente sobre os biocombustíveis que produzirá no futuro, no presente a empresa está perse-guindo ativamente outras oportunidades. Dos US$ 39 milhões que faturou no ano passado, US$ 20 milhões foram gerados pelas vendas de um creme antirrugas chamado Algenist.

Para os defensores das algas, o problema foi muito mais de timing do que de visão. “Eu concordo que, em 2008, ainda era muito cedo para produzir biocombustíveis de algas de forma comercial”, reconhece o pesquisador sênior do Laboratório Nacional de Los Álamos e ex-diretor científico da Naabb, Richard Sayre. Ele já vem pesquisando possíveis aplicações para as microalgas há quase 40 anos e se diz otimista em relação às perspectivas de médio prazo. “Os desafios são grandes, eu acho que sabemos como fazer para chegar lá. Acredito que em cinco anos a gente vai estar perto de equiparar os preços do petróleo”, arrisca-se numa previsão.

Pote de ouro

O que essa gente toda espera encontrar no final do arco-íris pode ser resumido numa única palavra: produtividade. “O principal argumento a favor das microalgas é sua produtividade potencial”, resume o professor do curso de engenharia química da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) Marcelo Farenzena.

O tamanho desse potencial ainda é uma questão em aberto. Segundo o próprio Farenzena, muitos pesquisadores fizeram extrapolações absolutamente temerárias a partir de números obtidos em escala laboratorial e que nunca puderam ser confirmados em condições reais. “Mas, teoricamente, a produtividade das algas pode ser 20 vezes maior que a de oleaginosas comuns”, defende o pesquisador.

Um dos avanços mais celebrados da Naabb foi precisamente a descoberta de uma nova variedade de alga do gênero Chlorella que apresenta alta produtividade. Segundo Sayre, em 2008 a produtividade num sistema aberto rondava os 10 gramas de biomassa por m² ao dia (g/m²/dia), mas, graças às novas cepas e ao sistema de cultivo otimizado, foi possível chegar a 30 g/m²/dia – num hectare seria possível chegar a 300 kg diários de biomassa.

Para fins de comparação, o vencedor da Desafio Nacional da Máxima Produtividade para a safra 2013/14 colheu 7.038 kg de soja em grão por hectare. É menos do que as algas da Naabb produzem num único mês. Mas ainda não é o suficiente, tanto que a equipe do Laboratório de Los Álamos vem trabalhando numa variedade geneticamente modificada. “Nosso foco primário é aumentar a eficiência da fotossíntese [dessa variedade]”, explica.

Curiosamente, eles pretendem fazer isso diminuindo uma estrutura celular chamada “antena fotossintética” para reduzir a quantidade de luz que elas absorvem. O caso é que, para compensar dias de pouca luz ou águas turvas, muitas algas têm antenas maiores do que precisam. “Em condições de insolação direta elas saturam e desperdiçam cerca de75% da luz que capturam”, complementa o pesquisador, acrescentando que algas com antenas menores permitiriam que a luz entrasse mais fundo nos tanques, aumentando a produtividade geral do sistema.

“Fazendo isso a gente conseguiu duplicar a produtividade”, comemora, ressalvando que ainda falta validar os resultados de laboratório em condições reais.

Barrado no baile

Infelizmente, a indústria do biodiesel pode acabar ficando de fora da festa. Durante anos, a pesquisa de microalgas pautou seus esforços no sentido de otimizar a produção de óleo, uma vez que a meta final seria alimentar usinas de biodiesel. Essa abordagem parece cada vez mais condenada. “Para fazer biodiesel de algas, você tem que secar a biomassa e depois extrair os lipídios. São processos relativamente simples, mas, como são intensivos em energia, são caros”, aponta o diretor executivo da Naabb, José Antonio Olivares.

Foi por isso que o consórcio norte-americano decidiu escantear o biodiesel e adotou um processo hidrotermal que usa temperaturas de 300ºC e pressão elevada para transformar a biomassa em bio-óleo – uma espécie de versão renovável do petróleo cru. “Estamos imitando o que aconteceu em escalas geológicas de tempo e levou à conversão de algas antigas em petróleo. Mas fazemos isso muito mais rapidamente”, aponta Sayre.

“Indo para o hidrotermal, minimizamos a secagem e a extração [do óleo]. Você pode colocar a biomassa úmida diretamente no sistema”, conta Olivares, acrescentando que, além de pular etapas, o método consegue aproveitar 100% das algas. “Não estamos mais falando só de lipídios, mas também dos carboidratos e outros materiais que formam o corpo das algas”, diz.

Nas contas do pesquisador norte-americano, um empreendedor que usasse todo o pacote tecnológico desenvolvido pela Naabb mas pelo biodiesel convencional provavelmente teria custo final entre “US$ 14 e US$ 15 por galão”.

E não é só nos Estados Unidos que os pesquisadores estão se afastando do biodiesel e apostando mais em caminhos alternativos para que as algas se tornem fontes de bioenergia.

Na UFGRS, o grupo Gimscop optou pela pirólise rápida. “Na pirólise rápida tem a vantagem de você não precisar fazer mais nada. Você só tem que secar [a biomassa]”, ressalta o também professor da UFGRS, Jorge Otávio Trierweiler, destacando que os resultados são promissores. “Uma aluna nossa aqui [do Departamento de Engenharia Química] mostrou que o bio-óleo de microalgas sem qualquer tipo de pós-tratamento chega a ter omesmo poder calorífico do diesel fóssil”, completa.

A Embrapa também vê nessa mudança de paradigma uma boa chance para ampliar seu leque de opções em termos de microorganismos. “A gente não focou apenas nas microalgas que acumulavam mais óleos, mas nas que se mostravam mais eficientes na produção de biomassa. Nossa ideia era que biomassa barata sempre vai encontrar uma destinação”, pondera Bruno Brasil.

Última milha

Mas se há alguma verdade no ditado inglês que diz que “a última milha é sempre a mais difícil”, então, provavelmente, baixar esses últimos US$ 3,85 ainda vai dar um trabalhão. “Os próximos passos serão provavelmente os mais difíceis”, avalia o diretor executivo da Naabb, José Antonio Olivares. Ele ainda vê três áreas críticas que precisam de mais desenvolvimento antes que possamos ter biocombustíveis de algas a preços compatíveis aos praticados pela indústria do petróleo. “A tecnologia agora precisa se mover na direção de desenvolver novos conceitos para gerenciamento da água, barateamento na construção de tanques e entrega de nutrientes para as culturas”, considera.

Nesse sentido, as pesquisas no Brasil podem indicar um caminho a ser seguido. A maioria delas aposta na integração entre a cultura de algas e outras cadeias do agronegócio. “Em várias agroindústrias você vai ter a geração de efluentes que são ricos em nutrientes e que poderiam ser usados como meio para o crescimento das microalgas”, diz Trierweiler. “Eu acredito muito nesse modelo porque por um lado você resolve um problema ambiental e, de brinde, gera uma biomassa com valor agregado”, completa.

O Gimscop tem trabalhado principalmente com a possibilidade das algas se tornarem uma solução para a biorremediação da vinhaça gerada na indústria de etanol. É a mesma aposta do grupo integrado por Bruno Brasil, na Embrapa Agroenergia, que já identificou quatro cepas de algas capazes de crescer bem em vinhaça pura.

Lidando com algas desde 2008 – ano em que assinou um convênio sobre o item com a Copel –, o Instituto Agronômico do Paraná (Iapar) trabalhou com uma paleta maior de efluentes com potencial para alimentar as culturas. Segundo o microbiologista Arnaldo Colozzi Filho, os resíduos da citricultura, das criações de suínos e aves e até o chorume gerado pela decomposição do lixo foram estudados pela equipe do projeto. “A gente trabalhou mais com os resíduos da citricultura, chegando a isolar duas estirpes que se mostraram promissoras”, diz o pesquisador, que é coautor de uma série de pesquisas sobre o assunto reunidas no livro “Microalgas de Águas Continentais”.

Por mais difícil que seja vencer essa última milha, já tem gente se preparando para fazer a jornada. No final de setembro o Departamento de Energia dos Estados Unidos anunciou que vai colocar outros US$ 25 milhões numa nova rodada de três anos de pesquisa voltada a biocombustível de algas. A meta, agora, é chegar abaixo dos US$ 5 por galão.

Provavelmente ainda será um tantinho caro demais para que os biocombustíveis de algas briguem de igual para igual com o produto de origem fóssil. Mas, certamente, estaremos nas imediações de algo supreendentemente grande.

Inovação em 4 passos

Segundo José Olivares, um conjunto de quatro tecnologias formou a espinha dorsal para os resultados obtidos pela Naabb.

• Novas variedades – Uma variedade superprodutiva de microalga do gênero Chlorella foi descoberta pelos pesquisadores da Naabb. Sem qualquer melhoria, ela apresentou teor de óleo de 25% e se mostrou capaz de produzir até 30 g/m²/dia de biomassa. Extrapolando esse número, seriam 27,4 toneladas de óleo por hectare ao ano. Os pesquisadores esperam aumentar ainda mais esse resultado modificando a genética da espécie.

Potencial de redução no preço dos biocombustíveis de algas: 85%.

• Cultivo – Um novo sistema aberto de cultivo de microalgas desenvolvido pela Universidade do Arizona, o Aquaculture Raceway Integrated Design (Arid), otimiza o consumo de energia e usa um método de convecção para manter a temperatura da água estável aolongo do dia, reduzindo possíveis perdas de produtividade em função de estresse térmico.

Potencial de redução no preço dos biocombustíveis de algas: 16%.

• Colheita – O consórcio testou três conceitos para a colheita das algas com baixo consumo de energia: eletrocoagulação, concentração ultrassônica e filtração por membrana.

Potencial de redução no preço dos biocombustíveis de algas: 14%.

• Conversão – Ao adotar a liquefação hidrotermal como método primário de conversão, a Naabb pôde simplificar consideravelmente o processo de produção dos biocombustíveis de algas, reduzir significativamente a necessidade de secagem da biomassa e cortar por completo a extração de lipídios. Também se torna possível converter 100% da biomassa, e não somente o óleo.

Potencial de redução no preço dos biocombustíveis de algas: 86%.