Desenvolvida na FEQ Unicamp e licenciada pela spin-off Quimergia Inovação, tecnologia reaproveita emissões da fermentação para eliminar riscos de autoignição na biomassa e aumentar a geração de vapor nas caldeiras.
A umidade excessiva do bagaço da cana-de-açúcar é um dos gargalos operacionais mais persistentes da bioeletricidade no Brasil. Para superar essa barreira de eficiência sem expor os ativos ao risco de incêndios, pesquisadores da Faculdade de Engenharia Química da Universidade Estadual de Campinas (FEQ Unicamp) desenvolveram uma solução inédita: a utilização do dióxido de carbono (CO₂) biogênico, gerado no próprio processo de fermentação do caldo, como agente inerte de secagem da biomassa.
A tecnologia foi formalmente transferida para o mercado por meio da licenciada Quimergia Inovação, spin-off acadêmica fundada pelo grupo de inventores com o suporte da Agência de Inovação Inova Unicamp.
Inércia química e segurança no tratamento da biomassa
Diferente dos secadores convencionais, que empregam gases de combustão ricos em oxigênio e carregados de fuligem, cinzas e compostos ácidos, o novo método elimina o ambiente propício para a queima involuntária do material durante o processamento térmico.
O cofundador da Quimergia Inovação e pesquisador da FEQ, Jean-Christophe Bonhivers, detalha as restrições mecânicas e de segurança impostas pelos equipamentos tradicionais: “Os métodos atuais falham em resolver esses problemas de forma segura e econômica devido às próprias características do bagaço. Os secadores utilizados operam por meio do contato direto entre as partículas de bagaço. Nesse processo, o calor é transferido diretamente para o material, promovendo a evaporação da umidade do bagaço. No entanto, os gases de combustão não são apenas uma fonte de calor, pois contêm elevada concentração de oxigênio, o que favorece reações de oxidação e aumenta o risco de ignição do material. Além disso, apresentam compostos ácidos, fuligem, cinzas e outras partículas em suspensão.”
A substituição do ar atmosférico pelo CO₂ altera fundamentalmente a termodinâmica da remoção de água. A dinâmica físico-química da molécula gasosa reduz a tensão superficial da umidade impregnada na biomassa vegetal, acelerando a extração do vapor hídrico sem demandar sobrecarga térmica.
Jean-Christophe Bonhivers destaca o comportamento do fluido no sistema: “O CO₂ não é um agente oxidante, ao contrário do ar atmosférico, que contém cerca de 21% de oxigênio. Essa característica contribui para reduzir o risco de combustão em biomassa com partículas finas, como o bagaço.”
Estruturação empresarial e apoio institucional
A concepção da tecnologia envolveu uma bancada de cinco engenheiros químicos da universidade, incluindo os professores Rubens Maciel Filho e Adriano Pinto Mariano, além dos pesquisadores Carlos Eduardo Vaz Rossell e Riann de Queiroz Nóbrega. Para que o invento deixasse o ambiente laboratorial e ganhasse viabilidade comercial, o suporte burocrático e patrimonial da Inova Unicamp foi um passo determinante.
Riann de Queiroz Nóbrega contextualiza o papel da agência na estruturação da nova empresa-filha: “O apoio da Inova Unicamp e o processo de licenciamento do know-how foram fundamentais para a criação e a consolidação da Quimergia. Ser uma empresa-filha da Universidade Estadual de Campinas representa um grande privilégio e também um diferencial estratégico, pois nos permite atuar com base em conhecimento científico sólido e com respaldo institucional. Como somos uma equipe formada majoritariamente por engenheiros, sem experiência aprofundada em trâmites administrativos e burocráticos, o suporte da Inova foi decisivo.”
Modificações operacionais e ganho de eficiência nas caldeiras
A aplicação prática da solução requer adaptações pontuais nas plantas de etanol e açúcar, especialmente no retrofit do sistema de alimentação de biomassa, na estocagem intermediária e nos parâmetros de combustão das geradoras de vapor. O sistema exige a instalação de trocadores de calor para transferir a energia contida nos gases da caldeira para a corrente de CO₂.
As propriedades do gás inerte não apenas protegem a estrutura contra desgastes precoces e combustões espontâneas, mas mantêm o ciclo neutro de carbono na atmosfera. Carlos Eduardo Vaz Rossell, cofundador da Quimergia e coautor da patente, explica o ciclo do insumo e o comportamento na câmara de secagem: “O CO₂ é utilizado no processo de secagem e, na sequência, segue seu ciclo de liberação para a atmosfera e posterior fixação pela cana-de-açúcar por meio da fotossíntese. Por atuar como gás inerte, o gás carbônico elimina ou reduz o teor de oxigênio na atmosfera que envolve as partículas de bagaço, suprimindo as condições necessárias para a autoignição do material.”
Geração de excedentes e novas rotas para o hidrogênio verde
Os ganhos termodinâmicos resultantes do aumento do teor de matéria seca do bagaço, que passa de 50% para 80%, refletem-se em um salto imediato de produtividade no ciclo térmico das usinas. Com menos energia gasta na evaporação da água no momento da queima, a produção de vapor de alta pressão pode crescer cerca de 30%, viabilizando uma ampliação de aproximadamente 50% na oferta de eletricidade excedente ao Sistema Interligado Nacional (SIN).
O professor Adriano Pinto Mariano aborda o valor econômico gerado para a cadeia de suprimentos do setor sucroenergético: “O aproveitamento do CO₂ gerado na fermentação para a secagem do bagaço tem o potencial de aumentar a eficiência ambiental e econômica das usinas. O aumento da geração de eletricidade usando a mesma quantidade de bagaço abre também oportunidades de novos negócios.”
Essa oferta adicional de energia limpa e firme abre caminho para aplicações além do envio à rede elétrica comercial. A energia excedente despontaria como insumo de baixo custo para o ecossistema da transição energética no país. Adriano Pinto Mariano projeta os desdobramentos operacionais dessa capacidade excedente: “A energia elétrica excedente pode, por exemplo, ser usada na produção de hidrogênio verde através da eletrólise da água. Isso certamente ajudará o Brasil a aumentar ainda mais o seu protagonismo na economia verde e na transição energética.”
Validação em fase piloto e mercado potencial
Com cerca de 400 usinas em operação no Brasil e um mercado internacional expressivo em países como Índia, China, Estados Unidos, Austrália e Tailândia, a tecnologia desponta com alta escalabilidade. A solução também apresenta potencial de adaptação para o processamento de resíduos em destilarias de milho.
A prova de conceito foi validada através do programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE – Fase 1), financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). A equipe avança agora na fase de estruturação da planta industrial de testes. Riann de Queiroz Nóbrega detalha a evolução dos testes e a busca por parceiros industriais: “O mercado potencial para a comercialização do novo secador é amplo. Existem cerca de 400 usinas que produzem açúcar e/ou etanol no Brasil. A tecnologia também poderá ser exportada para outros países, como Estados Unidos, Austrália, China, Índia e Tailândia, além de poder ser futuramente adaptada para destilarias de milho.”
Nóbrega conclui indicando o estágio atual do projeto e a aproximação com os grandes grupos do setor: “Os experimentos realizados até o momento têm como objetivo demonstrar a viabilidade técnica da secagem de bagaço utilizando CO₂ biogênico, com base em resultados laboratoriais controlados. Estamos avançando nas articulações para o desenvolvimento de uma unidade piloto. Já iniciamos tratativas com potenciais parceiros industriais, incluindo usinas de São Paulo. A estratégia consiste em estruturar, em conjunto com essas usinas, um projeto de implantação da planta piloto.”
