Biocombustíveis: do aquecimento global aos créditos de carbono 3/25/2017 Graduação em Biotecnologia Disciplina de Biotecnologia Microbiana II Biocombustíveis: do aquecimento global aos créditos de carbono Prof. Fabricio Rochedo Conceição fabricio.rochedo@ufpel.edu.br 15 de maio de 2012

Efeito estufa Aquecimento global

Biocombustíveis ou Agrocombustíveis São combustíveis produzidos a partir de biomassa renovável, de origem não fóssil. *** Cerca de 45% da energia e 18% dos combustíveis consumidos no Brasil já são renováveis. No resto do mundo, 86% da energia vêm de fontes energéticas não-renováveis.

Vantagens de uso dos biocombustíveis Fechamento do ciclo do carbono (CO2), freando o aquecimento global; No Brasil há grande área para cultivo de plantas destinadas a produção de biocombustíveis; Geração de emprego e renda no campo; Menor investimento financeiro em pesquisas (as pesquisas de prospecção de petróleo são muito dispendiosas); O biodiesel substitui bem o óleo diesel sem necessidade de ajustes no motor; Redução do lixo no planeta (pode ser usado para produção de biocombustível); Manuseio e armazenamento mais seguros que os combustíveis fósseis; Redução das emissões de CO2, CO, HC, HC aromáticos policíclicos, enxofre e aromáticos.

Desvantagens do uso dos biocombustíveis Consome grande quantidade de energia para a produção; Aumento do consumo de água (para irrigação das culturas); Redução da biodiversidade; As culturas para produção de biocombustíveis consomem muitos fertilizantes nitrogenados, com liberação de óxidos de nitrogênio, que também são gases de efeito estufa (GEE); Devastação de áreas florestais para plantio; Possibilidade de redução da produção de alimentos; Contaminação de lençóis freáticos por nitritos e nitratos, provenientes de fertilizantes; “chuva seca” de fertilizantes.

Principais biocombustíveis bioetanol, biodiesel, biogás, biomassa, biometanol, butanol, isopentanol, hexadecano, bio-ETBE, bio-MTBE, biocombustíveis sintéticos, bio-hidrogénio e gás de síntese Biocombustíveis e microrganismos Leveduras, bactérias, algas e arqueobactérias Microrganismos geneticamente modificados

Bagaço da cana de açúcar

Os biocombustíveis de segunda geração produzidos de parte de plantas não comestíveis são as alternativas ao petróleo mais benéficas para o meio ambiente e mais promissoras tecnologicamente a curto prazo 1- Tratamento físico-químico 2- Engenharia genética (OGMs) 3- Microrganismos selvagens

Engineering E. coli for use in consolidated bioprocessing Engineering E. coli for use in consolidated bioprocessing. Cellulose and hemicellulose are hydrolyzed by secreted cellulase and hemicellulose enzymes (cyan) into soluble oligosaccharides. β-glucosidase enzymes (red) further hydrolyze the oligosaccharides into monosaccharides, which are metabolized into biofuels via heterologous pathways

Biodiesel é tanto um combustível a ser usado puro, como comprovado para motores de combustão interna com ignição por compressão (motores diesel) de grande porte, como embarcações e locomotivas, como na forma de aditivo quando misturado com o óleo diesel de origem mineral, em qualquer proporção. Por ser biodegradável, de baixa toxidade e praticamente isento de enxofre e compostos aromáticos, é considerado um combustível ecológico. No seu uso na forma pura, o biodiesel reduz, em valores médios, em até 68% as emissões de gás carbônico, e em até 90% a emissão de fumaça, e elimina as emissões de óxidos de enxofre.

Transesterificação   Linoleato de metila e estearato de etila, ésteres típicos que formam o biodiesel

Glicerol??? Quando as algas e bactérias fotossintéticas (cianobactérias) são expostas à luz solar e ao dióxido de carbono, produzem e armazenam gorduras dentro das células. A exposição de células a um solvente químico libera estas moléculas de gordura, que podem ser transformadas em biodiesel Com o cultivo das microalgas ocupando apenas 1% da área que a soja utiliza hoje, pode-se produzir a mesma quantidade de biodiesel que ela produz ao ano

Fotobiorreatores para cultivo de microalgas Soja - 400 a 600 quilos de óleo por hectare Girassol - 630 a 900 quilos Microalgas -  90 mil quilos de óleo por hectare Os resultados alcançados, em pequena escala de laboratório, são animadores. Entretanto, todas as experiências com algas, em grande escala, para a produção de óleo visando a biocombustíveis falharam. Portanto, mais pesquisas são necessárias!

Sob o nome comercial de Ultra Clean, o biodiesel da LS9 é produzido pela fermentação de açúcares a partir da ação de uma cepa de Escherichia coli geneticamente modificada para gerar, principalmente, alcoóis graxos, ácidos graxos e ésteres.

algas azuis esverdeadas Cianobactérias ou algas azuis esverdeadas Cepa de cianobactéria geneticamente modificada que produz isobutanol (alternativa à gasolina); Cepa de cianobactéria do gênero Synechocystis que secreta ácidos graxos mediante introdução de um gene que codifica para a enzima tioesterase (facilita a secreção); Produção de H2

Outros biocombustíveis produzidos por microrganismos Biogás - arqueobactérias metanogênicas Bio Hidrogênio - cianobactérias, Clostridium sp., E. coli recombinante... Rendimento baixo, mais pesquisas Butanol -  Clostridium acetobutylicum, algas…

Potencial de aquecimento global dos GEE: Créditos de carbono Créditos de carbono são certificados emitidos para uma empresa que reduziu a sua emissão de gases do efeito estufa (GEE). Por convenção, uma tonelada de dióxido de carbono (CO2) corresponde a um crédito de carbono, que pode ser negociado no mercado internacional. Protocolo de Kyoto – 1997 Potencial de aquecimento global dos GEE: CO2 - Dióxido de Carbono = 1 CH4 - Metano = 21 N2O - Óxido nitroso = 310 HFCs - Hidrofluorcarbonetos = 140 ~ 11700 PFCs - Perfluorcarbonetos = 6500 ~ 9200 SF6 - Hexafluoreto de enxofre = 23900

OBRIGADO!