Etanol De Mandioca

Etanol de mandioca

Processamento

Autor(es): Talita Delgrossi Barros

A mandioca tem um melhor desempenho que a cana-de-açúcar, em relação à produtividade por tonelada na fabricação do etanol.

Afinal, enquanto uma tonelada de cana-de-açúcar, com 140 kg de açúcar total recuperável (ATR), produz 85 litros de álcool, uma tonelada de mandioca, com 20% de amido, pode produzir 104 litros de álcool.

Já na produtividade por hectare, a cana-de-açúcar apresenta-se como melhor opção. A mandioca tem uma produtividade de aproximadamente 20 t/ha; já a cana-de-açúcar produz quase 80 t/ha cultivado.

Assim, com a busca de biocombustíveis para minimizar a dependência dos combustíveis fósseis, a mandioca pode ser mais uma aliada na produção do etanol, principalmente por seu cultivo rudimentar e amplo, que favorece as pequenas propriedades, a agricultura familiar e o desenvolvimento de regiões com solos de baixa produtividade.

Processos de produção

Na fabricação de etanol proveniente da mandioca, é necessária uma etapa de conversão do amido presente nas raízes em açúcar (glicose), para então promover a fermentação e a produção do álcool.

O processo de produção do álcool de mandioca pode ocorrer em alambiques, como os utilizados na produção artesanal de bebidas destiladas, ou em escala industrial, através de colunas ou torres de destilação.

O processo de produção de etanol de mandioca segue as seguintes etapas:

• Pesagem – lavagem – descascamento: depois de pesadas, as raízes devem ser lavadas e descascadas para remoção de impurezas como terra e areia.

• Desintegração: as raízes são raladas. Esse processo é feito para aumentar a superfície, facilitando a penetração de calor, necessário para a gelatinização do amido e a catálise das enzimas na conversão do amido em glicose (açúcar).

• Gelatinização: é o aquecimento do amido da mandioca na água, que torna os grânulos de amido suscetíveis à ação das enzimas na etapa de sacarificação, gerando uma pasta viscosa. Em processamentos industriais o cozimento é feito com vapor, sob pressão e em processo contínuo. Quanto menor quantidade de água utilizada, menor será o gasto energético para o cozimento. É necessário que todos os grânulos sejam gelatinizados, o que demanda certa quantidade de tempo de aquecimento, geralmente entre 30 minutos e 60 minutos, mantendo uma fervura leve, em pressão atmosférica. O aumento da pressão do processo de gelatinização diminui o tempo e eleva a temperatura do processamento.

• Sacarificação: ocorre a hidrólise do amido, produzindo um mosto ou vinho, que é uma solução rica em açúcar. Esta etapa é realizada através da adição de ácidos ou pela ação de enzimas. Na hidrólise ácida, a adição de ácido concentrado, geralmente ácido clorídrico (HCl), quebra as moléculas do amido, transformando-o em moléculas menores. A elevação da temperatura aumenta a velocidade da reação. O ácido deve ser adicionado a gel de amido, com concentração em torno de 50% de massa seca, na proporção de 0,1 a 0,2% sobre o peso seco do amido, e logo após é submetido à ação do calor. A hidrólise enzimática é feita pelo emprego de preparados enzimáticos, produzidos previamente em culturas puras. As enzimas alfa-amilase e beta-amilase, quando utilizadas conjuntamente, quebram as moléculas de amido, convertendo quase 85% em maltose e dextrina. A enzima glucoamilase converte a maltose, dextrina e o amido restante em glicose, podendo chegar a 100% de rendimento. No processo de sacarificação da mandioca, a hidrólise ácida é mais utilizada que a enzimática, porém, podem ocorrer problemas como a corrosão dos equipamentos e a necessidade de neutralização da solução açucarada, o que pode provocar a destruição de moléculas de açúcar.

• Fermentação: na fermentação, leveduras transformam o açúcar proveniente da hidrólise do amido da mandioca em álcool, liberando gás carbônico. A levedura mais empregada é a Saccharomyces cerevisiae hansen, que é a mesma empregada na produção de álcool de cana-de-açúcar. Para iniciar a fermentação, é necessário misturar o inóculo de leveduras à solução açucarada, mantendo as condições adequadas para o desenvolvimento dos micro-organismos e produção do etanol. A temperatura, o pH, a disponibilidade de nutrientes e concentração da levedura são alguns itens que afetam o rendimento da fermentação e devem ser ajustados para que não haja desequilíbrio e pouca conversão em etanol no processo. A temperatura ideal para a etapa de fermentação se situa entre 26 ºC e 32 ºC. O pH deve ser baixo para inibir a ação de bactérias e deve estar entre 4,0 e 4,5. A concentração do mosto deve estar entre 12% e 14%, para não inibir a ação da própria levedura no decorrer da fermentação.

• Destilação: é a separação dos componentes presentes no mosto fermentado - como água, substâncias não-fermentadas e resíduos -, através da ebulição da mistura. Os vapores obtidos nas temperaturas de ebulição de cada substância são resfriados até a condensação. O álcool etílico (etanol) tem uma temperatura de ebulição de 78,4 ºC e a água de 100 ºC ao nível do mar. O álcool é mais puro quando a temperatura de ebulição da mistura fermentada é próxima à temperatura de ebulição do álcool.

• Secagem: ao final do processo, o álcool obtido ainda contém uma pequena quantidade de água e é chamado de álcool hidratado. Há a possibilidade de realizar uma secagem desse álcool e torná-lo anidro. Esse processo demanda uma grande quantidade de energia e na maioria das vezes, não é vantajoso.

Mandioca doce

Este tipo de mandioca faz parte de uma nova variedade descoberta na região amazônica e pode tornar o processo de produção de etanol mais lucrativo.

A mandioca doce, uma planta mutante, tem grande quantidade de açúcares na raiz e menor quantidade de amido, dispensando a etapa de hidrólise do amido na produção de álcool.

Também chamada de mandioca açucarada, essa planta é moída, prensada e o caldo vai direto para a fermentação, reduzindo em torno de 30% o consumo de energia quando comparado ao processo que inclui a etapa da quebra do amido.

O tempo total do processo também é menor, pois enquanto o processo de produção do etanol de mandioca comum leva em torno de 60 horas, o da mandioca doce dura 10 horas.

Neste