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O PAPEL DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA NA EVOLUÇÃO DA CULTURA DA CANA NO BRASIL José Roberto Postali Parra Esalq/USP novembro de 2005.

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1 O PAPEL DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA NA EVOLUÇÃO DA CULTURA DA CANA NO BRASIL José Roberto Postali Parra Esalq/USP novembro de 2005

2 BRASIL 6 milhões de hectares com cana-de-açúcar lidera o ranking mundial de produção e exportação do setor

3 Modernas plantas de usinas de açúcar e de destilarias de álcool liderança mundial hoje e nas próximas décadas BRASIL

4 POR QUE este horizonte promissor ? RODRIGUES (2005) Condições climáticas, disponibilidade de terra, produtividade dos canaviais e emprego de tecnologias de ponta nas lavouras e na indústria sucroalcooleira; Decisão da OMC (Organização Mundial do Comércio) de condenar a UE (União Européia) pelos subsídios concedidos à produção e à reexportação do açúcar; Aumento da demanda mundial por agroenergia, especialmente o álcool

5 DEMANDA dos próximos 10 anos aumento de 40 milhões de toneladas aumento de 80 bilhões de litros

6 Fonte: UNICA – União da Indústria Canavieira do Estado de São Paulo BRASIL ( t) produção de cana-de- açúcar e marcos históricos PROÁLCOOL Carros a Álcool Início da desregulamentação do setor Fim da regula- mentação no setor 1999 Carros FLEX Exportações de álcool carburante

7 A competitividade do Brasil no mercado internacional de açúcar e álcool é devida, em grande parte, ao baixo custo de produção da cana-de-açúcar. O custo de produção da cana necessária para produzir um metro cúbico de álcool combustível é de aproximadamente US$80, representando aproximadamente 1/3 do custo de produção de milho e beterraba açucareira para produzir o mesmo volume de álcool.

8 PRODUÇÃO DE AÇÚCAR NO MUNDO UE - 19,9 Índia - 15,9 Tailândia - 6,8 China - 10,6 Cuba - 2,3 Brasil - 27,0 Fonte: USDA EUA - 7,8 2004/2005 ( t)

9 US$/t Brasil Estado de São Paulo Região Centro-Sul Região Norte- Nordeste Mundo (média) Cana Beterraba Maiores exportadores (média) Cana (Brasil inclusive) Beterraba HFCS (Hight Fructose Corn Syrup) Fonte: UNICA/LMC International, in Carvalho, Custo de Produção de Açúcar A COMPETITIVIDADE BRASILEIRA NO MERCADO DO AÇÚCAR

10 BRASIL 12,65 13,66 14,88 17,94 19,39 16,25 19,22 22,57 24, / / / / / / / / / /2004 Fonte: UNICA 26,52 Previsão 2005/2006: pelo menos t a mais produção de açúcar ( t)

11 1996 5, , , , , , , ,91 15,76 Fonte: SECEX – Secretaria de Comércio Internacional - BRASIL BRASIL exportação de açúcar ( t)

12 Fonte: UNICA /9494/95 95/96 96/9797/98 98/99 99/00 00/01 01/02 02/03 03/04 Exportação de açúcar/ produção de açúcar (%) Resto do mundo 53% BRASIL 36% UE 11% 2004/05 MERCADO INTERNACIONAL DE AÇÚCAR Brasil

13 12,59 14,37 15,4 13,87 13,02 10,59 11,54 12,62 14, / / / / / / / / / /2004 Fonte: UNICA m 3 15,28 Previsão 2005/06: 17 milhões de m 3 BRASIL produção de álcool

14 Fonte: SECEX – Secretaria de Comércio Internacional - BRASIL BRASIL exportação de etanol m 3

15 DATAGRO: 2005 BRASIL produção de cana-de-açúcar CANA-DE-AÇÚCAR (milhões de ton)

16 DATAGRO: 2005 PRODUÇÃO DE ETANOL E AÇÚCAR

17 Território nacional ~ 850,00 Total de área agricultável 320,00 Área cultivada – todas as culturas 60,40 com cana-de-açúcar 5,34 para álcool 2,66 Fonte: Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento CAPACIDADE DE EXPANDIR a produção milhões de hectares

18 PRODUÇÃO DE ETANOL impacto no Brasil Economia 141 bilhões de dólares com óleo importado e juros 141 bilhões de dólares com óleo importado e juros Emprego agricultores 395 destilarias 1 milhão de pessoas agricultores 395 destilarias 1 milhão de pessoas Ambiente 16 milhões de carros movidos com gasolina e 25% etanol 2,0 milhões com álcool hidratado 0,5 milhões flex-fuel

19 MERCADO POTENCIAL de álcool carburante Outros países também deverão adotar programas Austrália, México, Canadá e Colômbia

20 Todos esses 31 bilhões de litros poderiam ser supridos dobrando-se a área cultivada com cana no Brasil, com a tecnologia atual.

21 NOVAS PLANTAS INDUSTRIAIS (aproximadamente 50) novos projetos

22 AUMENTO DO USO DE ETANOL no mundo Produção de álcool no mundo - 36 bilhões de litros - 60% destinam-se ao uso de combustível - Brasil e Estados Unidos são os principais produtores e consumidores. Conscientização para o combate às substâncias responsáveis pelo efeito estufa e à poluição local que resultou em substituição do MTBE como aditivo da gasolina em regiões específicas (Ex: Califórnia); Diminuição das reservas de petróleo (aumento de preços); Incremento da atividade agrícola, que permite criação de emprego. O mercado mundial possui enorme capacidade de expansão em função de:

23 gerando ganhos em produtividade agrícola e industrial

24 CANA-DE-AÇÚCAR ganhos em produtividade (Centro-Sul) Fonte: Amorim e Lopes (em t/ hectare - média de cortes economicamente viáveis)

25 CANA-DE-AÇÚCAR porcentagem de açúcar (Centro-Sul) Fonte: Amorim e Lopes ,5% %

26 AUMENTO DA PRODUTIVIDADE no campo desenvolvimento de novas variedades de cana; controle de pragas (controle biológico) e doenças; um melhor manejo do solo; sistema de colheita adequado; uso de insumos modernos. Foi decorrente de diversos fatores, podendo-se citar:

27 MELHORAMENTO GENÉTICO Busca-se com os programas de melhoramentos genéticos atuais gerar variedades mais produtivas, sem aumentar o uso de insumos, de forma a reduzir os custos de produção. Estima-se que cada variedade nova deva representar um aumento de produtividade de 10 a 15% em relação à cultivar substituída. O objetivo é garantir a sustentabilidade do Brasil no comércio internacional de derivados da cana-de-açúcar. Objetivo: identificar 50 mil genes da cana em busca de variedades mais produtivas e que assegurem maior rentabilidade. Programas de melhoramento genético (CTC e Fapesp) - GENOMA DA CANA

28 CONTROLE BIOLÓGICO Diatraea saccharalis (broca-da-cana) Perdas de US$ 100 milhões/ano (São Paulo) Introdução e liberação de Cotesia flavipes em 1974 Perdas de US$ 20 milhões/ano (São Paulo) Produção em laboratórios de usinas Dietas artificiais ha/ano Um dos grandes programas de controle biológico do mundo

29 Um dos grandes méritos do projeto é que aumentou a área plantada e que as variedades, hoje, são mais ricas em sacarose.

30 PROBLEMA RECENTE cigarrinha-da-raiz (Mahanarva fimbriolata) Metarhizium anisopliae Nordeste - desde a década de 1970 contra Mahanarva posticata (cigarrinha-das-folhas) Sphenophorus levis Beauveria spp. M. anisopliae

31 RENDIMENTO INDUSTRIAL das fábricas brasileiras extração de açúcar da cana 1977 Fonte: Amorim e Lopes % % Ganhos de até 17% no rendimento da fermentação no período.

32 Rendimento da fermentação % % Parâmetros Nível de bactérias no vinho /mL Tempo de fermentação h h Recirculação de fermento ~70%>90% /mL Rendimento da destilação 95%>99% Teor de fermento no vinho 4-6%8-17% EVOLUÇÃO DA FERMENTAÇÃO industrial

33 ESTOCAGEM DE CANA

34

35 IDENTIFICAÇÃO DE LEVEDURAS como era feita há 20 anos Morfologia das células e colônias; Características bioquímicas e fisiológicas; Classificação de espécies mas não de linhagens.

36 IDENTIFICAÇÃO DE LEVEDURAS como é feito hoje Cariotipagem: análise do DNA cromossômico das leveduras. Cada linhagem possui um padrão único de cromossomos (como um código de barras).

37 EFICIÊNCIA DAS LEVEDURAS selecionadas PARÂMETROS* LEVEDURAS PE-2VR-1CAT-1PAN** RENDIMENTO (%) 91,090,591,288,1 GLICEROL (%) 3,383,203,544,70 TREALOSE (%) 9,510,610,36,0 VIABILIDADE FINAL (%) *média de 6 ciclos fermentativos; **levedura de panificação.

38 O uso de técnicas modernas na avaliação do desempenho da fermentação e da destilação quantificando o volume de álcool (avaliação do rendimento do álcool) pode ser citado como exemplo de iniciativa que visa redução de perdas. A automatização do processo, com equipamentos que controlam temperatura e pressão, ajudam na obtenção de resultados satisfatórios.

39 Síntese de ganhos nos setores agrícolas e industrial

40 ÁLCOOL ganhos em produtividade (Centro-Sul) litros/ha / Fonte: UNICA

41 gerando subprodutos com valor econômico e ambiental

42 Aproveitamento de resíduos que passaram à categoria de valiosos insumos como combustível

43 ENERGIA proveniente de biomassa de cana-de-açúcar (MW) Eletricidade usada atualmente no processo de fabricação de açúcar e etanol Produção excedente atual vendida para o sistema elétrico Potencial de curto prazo – tecnologia atual Potencial de longo prazo. Novas tecnologias e aumento da produção de cana Fonte: Aneel/Unica

44 GERAÇÃO DE ENERGIA através do bagaço Uma tonelada de cana gera cerca de 140 kg de bagaço, dos quais 90% são usados na produção de energia. A co-geração de energia utilizando bagaço coincide com o período de seca quando os reservatórios das usinas hidrelétricas estão em níveis baixos e, dessa forma, possui importante caráter complementar. Uma tonelada de cana gera cerca de 140 kg de bagaço, dos quais 90% são usados na produção de energia. A co-geração de energia utilizando bagaço coincide com o período de seca quando os reservatórios das usinas hidrelétricas estão em níveis baixos e, dessa forma, possui importante caráter complementar.

45 APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS que passaram à categoria de valiosos insumos Vinhaça e torta de filtro como fertilizantes Uma tonelada de cana moída gera aproximadamente litros de vinhaça, produto que é valorizado como um fertilizante por causa de seu nível de potássio. A produção média de torta de filtro, produto rico em fósforo, é de 30 kg/t. Outros resíduos hoje aproveitados são: dextrana, xantan, sorbitol, glicerol, cera refinada de torta, antifúngicos, etc.

46 VINHAÇA E TORTA DE FILTRO Uma tonelada de cana moída gera proximadamente um metro cúbico de vinhaça (12 vezes o volume de álcool produzido em uma destilaria autônoma que é de 85 a 90 litros). No caso da fabricação do açúcar, o volume resultante é um pouco menor. 100 metros cúbicos de vinhaça por hectare fornece 125 quilograma de K 2 O que de outra forma seria comprado por US$ 75,00 para cada hectare. Entretanto, o volume de vinhaça que pode ser aplicado nas plantações varia de lugar para lugar; em regiões com água subterrânea próxima à superfície, por exemplo, muito menos vinhaça pode ser aplicada com segurança total (Zandbergen, 1993).

47 Plástico biodegradável – o PHB (polihidroxibutirato) é produzido pela bactéria Burkholderia sacchari (isolada em solo de plantação de cana) e sintetizado a partir do açúcar. Bagaço hidrolizado para alimentação animal, papéis, fármacos e produtos com grande número de aplicações na indústria química e farmacêutica (Ex: furfurol usado na síntese de compostos orgânicos).

48 No meio ambiente o plástico demora de seis meses a um ano para se decompor, transformando-se em gás carbônico, hidrogênio e água. (produzido a partir de açúcar e bagaço – 1 kg de plástico é produzido com 3kg de açúcar e 17,1 kg de bagaço).

49 Melaço pode gerar, além do álcool, a levedura, o mel, ácidos cítrico e lático e glutamato monossódico. A partir do etanol desenvolve-se a alcoolquímica – as várias alternativas de transformações incluem o polietileno, o estireno, cetona, acetoaldeído, o poliestireno, ácido acético, éster, acetona etc. Se destina à fabricação de fibras sintéticas, pinturas, vernizes, vasilhames, tubos, solventes, plastificantes etc.

50 Prevê-se que uma mesma área de plantio de cana-de-açúcar deverá proporcionar daqui a alguns anos um aumento médio de 87% no rendimento industrial na produção do álcool (hidrólise rápida). BAGAÇO E PALHA na produção de álcool

51 Dedini Hidrólise Rápida Permite que o bagaço seja utilizado na fabricação do álcool e a palha na geração de energia. O DHR foi criado há 10 anos – uma planta semi-industrial está em funcionamento desde 2003 na Usina São Luiz pertencente ao Grupo Dedini em Pirassununga.

52 no gerenciamento da produção e comercialização

53 Sistema operacional de previsão e acompanhamento das safras canavieiras utilizando os recentes avanços das geotecnologias como imagens de sensoriamento remoto e Sistema de Informações Geográficas (GPS), entre outros. Ex: CANASAT - parceria INPE/UNICA/ESALQ.

54 Desenvolvimento de modelos matemáticos de otimização e programas computacionais para gerenciar as atividades de produção e escoamento dos produtos (logística). Controle de qualidade e criação de rede de laboratórios aptos a se inserirem no processo de avaliação de conformidade, visando evitar barreiras técnicas no âmbito do mercado internacional.

55 O desafio é obter novos ganhos em produtividade no campo e na indústria para garantir a sustentabilidade brasileira no cenário internacional. Fim


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