Da aspiração à lucratividade: produzindo bioquímicos por biorrefino
23 Nov 2020
O biorrefino é um pilar crítico da bioeconomia em crescimento e implica converter a biomassa em diversos produtos e componentes de base biológica para uso em diversos setores, incluindo a indústria química. Aproveitando os recursos renováveis, a indústria, incluindo o crescente segmento de produtos químicos de base biológica, está reduzindo sua pegada de CO2 ao desenvolver novas inovações que reduzem o uso de matéria-prima fóssil.
Por meio do biorrefino, a biomassa é transformada em produtos e componentes valiosos, amplamente usados atualmente nas indústrias de alimentos, rações, bioenergia e química. As matérias-primas mais comuns das quais se deriva a biomassa são:
- plantas
- microrganismos
- resíduos orgânicos
- fungos
Como essas matérias-primas são regenerativas, o que significa que são reconstituídas de forma relativamente rápida, normalmente se enquadram na categoria de recursos renováveis. A matéria-prima de primeira geração inclui açúcares e óleos vegetais encontrados em cultivos, como cana-de-açúcar, milho ou canola (ou seja, colza). O desvio desses recursos agrícolas para outros usos que não a produção de alimentos é amplamente debatido. Por esta razão, há uma crescente demanda e pressão sobre os fabricantes para usar matérias-primas de segunda geração, como fluxos de resíduos da produção de alimentos, da indústria da madeira, biomassa lignocelulósica ou plantas lenhosas, resíduos agrícolas ou lixo, ou culturas energéticas não alimentares próprias cultivadas em terrenos marginais inadequados para a produção de alimentos.
O processo de biorrefino
O processo de biorrefino inclui fases a montante e de pré-tratamento, uma etapa de fermentação e depois processos a jusante para isolar mecânica ou termicamente óleos, gorduras, lignocelulose, proteínas, amidos e açúcares, para uso em alimentos, rações, biocombustíveis, bioplásticos e como elementos constitutivos para produtos químicos e bioquímicos. A produção de elementos constitutivos químicos exige o fracionamento das matérias-primas em intermediários, como carboidratos, várias proteínas ou triglicerídeos, que são posteriormente convertidos em produtos químicos finos e convencionais de base biológica de valor agregado.
O biorrefino envolve o processamento de diversos recursos de biomassa para isolar os principais componentes e produtos químicos para uso em diversas indústrias, reduzindo a pegada de CO2 da indústria e a dependência de matérias-primas fósseis.
A bioeconomia: Onde estamos agora?
No passado, a busca pela bioeconomia era encarada quase exclusivamente como uma referência e uma aspiração para o setor agrícola. Hoje, entretanto, sua importância é entendida de forma muito mais completa, e é amplamente aceito que uma economia baseada no uso sustentável de recursos biológicos renováveis, que inclua resíduos, é a estratégia necessária para todos os setores. A indústria, com suas variadas aplicações, está, portanto, sob extrema pressão para melhorar a sustentabilidade de seus processos e produtos que ela cria para os mercados de consumo e B2B. Portanto, o biorrefino, incluindo a produção de produtos químicos de base biológica a partir de recursos renováveis, desempenha um papel importante.
Tradicionalmente, quase todos os produtos químicos básicos são produzidos a partir de petróleo bruto, ou combustível fóssil líquido, formando os elementos constitutivos em plásticos, corantes, fertilizantes e muitos outros tipos de produtos dos quais dependemos por décadas. A implementação adicional da bioeconomia por meio de produtos químicos de base biológica ou “biotecnologia branca” requer esforço e investimento empresarial, que é fortemente impactado pelo baixo preço do petróleo bruto. Essa tendência cria barreiras para o desenvolvimento de modelos escaláveis para o uso de matérias-primas renováveis, o que afeta os preços e a competitividade. Da mesma forma, muitos investidores querem ter uma prova do conceito, bem como plantas de demonstração para demonstrar a escalabilidade.
As regulamentações também, embora valiosas e importantes para proteger os consumidores, podem tornar a obtenção de licenças governamentais - especialmente quando estão envolvidos novos alimentos ou ingredientes - difícil e cara. Como resultado, grande parte da bioeconomia ainda é impulsionada por subsídios ou permanece pouco desenvolvida. E, apesar do aumento da P&D na indústria química nos últimos 10-15 anos, a produção de produtos químicos básicos e de plataforma feitos de matérias-primas renováveis também tem permanecido em grande parte não competitiva.
No entanto, a indústria bioquímica encontrou maneiras de superar alguns desses desafios formando empresas focadas em selecionar cadeias de valor, preenchendo nichos em cosméticos ou produtos químicos especiais e adesivos ou desenvolvendo elementos constitutivos que podem ser vendidos para uso em outros produtos. De modo geral, a substituição de produtos petroquímicos por matérias-primas renováveis tem se tornado lucrativa quando usada como base para a fabricação de produtos de maior valor econômico.
O crescimento impressionante neste setor está ligado a várias tendências principais:
- Maior foco entre os líderes da indústria para reduzir as emissões de gases de efeito estufa, buscando economias circulares que usam matérias-primas neutras em CO2
- Aumento da viabilidade comercial de produtos químicos de base biológica, alguns dos quais oferecendo funcionalidades adicionais ou melhor desempenho em comparação com alternativas baseadas em óleo fóssil
- Maior independência econômica dos países produtores de petróleo tradicionais e preço do petróleo combinados com forte tendência para a "energia verde”
Credenciais de biorrefinaria da GEA e contribuição para a bioeconomia
A experiência em soluções e biorrefinaria da GEA abrange quase todos os tipos de recursos renováveis e aplicações industriais, incluindo a produção eficiente de biocombustíveis e processamento de vinhaça, biopolímeros e bioplásticos, bem como componentes e ingredientes para as indústrias de alimentos e rações. Fizemos parceria com clientes e diversos consórcios para estabelecer e testar modelos de biorrefinaria para: produção de ácidos a partir de matérias-primas renováveis para serem usados como elementos constitutivos em bioplásticos, por exemplo; aproveitamento de microalgas para uso em biopesticidas e rações; produção de borracha extraída de dentes-de-leão, proteína de insetos e resíduos da produção de alimentos e muito mais. Nossos clientes se beneficiam da rede de centros de teste com equipe profissional, instalações de laboratório e plantas piloto da GEA, o que nos permite apoiá-los à medida que progridem e passam para a produção industrial.
A competência e as soluções da GEA para a indústria química de base biológica cobrem aspectos de fermentação e processos-chave a jusante, incluindo:
- separação de biomassa por centrifugação ou filtração por membrana
- isolamento e purificação do produto por destilação, cristalização por fusão ou filtração por membrana
- concentração por evaporação
- cristalização e secagem do produto final
- concentração e secagem de subprodutos
A GEA atualmente fornece decantadores, separadores, evaporadores e secadores de leito fluidizado para fábricas de biorrefino de vários parceiros industriais importantes para a produção de produtos bioquímicos de última geração. As matérias-primas para esta produção ecológica são provenientes principalmente de madeiras sólidas a partir de florestas tratadas de forma sustentável, resíduos de madeira, desbastes e casca de faia industrial (normalmente incinerada), bem como resíduos de serrarias regionais. A GEA também oferece suporte aos clientes na produção de bioenergia e biocombustíveis, que são gerados a partir de açúcares industriais e fluxos laterais de resíduos.
Em 2019, a GEA forneceu suporte a um líder global norueguês em bioquímicos na instalação de uma nova planta para a produção de lignina, um polímero orgânico encontrado em árvores, plantas e algumas algas. A lignina e os lignosulfonatos são usados em aditivos para concreto, fertilizantes, aglutinantes industriais, produtos químicos para campos de petróleo e uma variedade de outras aplicações. A nova planta completa para secagem por pulverização suporta processos a jusante, que inclui um novo silo para alimentar materiais em pó armazenados no sistema de embalagem e um grande purificador úmido para remoção de poeira. A tecnologia avançada de purificador da GEA permite a recuperação de substâncias valiosas e o líquido de lavagem retorna ao secador por pulverização como água industrial, aumentando o rendimento total do produto e reduzindo o consumo de água doce.
Uma empresa francesa de biotecnologia, lançada como uma start-up, agora está expandindo para a produção industrial com o suporte da GEA. Escolhida por nossas fortes competências do centro de teste, ampla experiência e reputação de confiabilidade, estamos ajudando-os a extrair os resíduos da produção de beterraba açucareira para produzir uma variedade de novas moléculas de alto valor agregado por meio de um processo de fermentação patenteado. Esses ácidos formarão os elementos constitutivos de produtos químicos usados nas indústrias alimentícia, farmacêutica, cosmética, química e agronômica. A nova planta de concentração e destilação da GEA, especialmente projetada para produtos fermentados à base de celulose, entrará em operação em 2021.
