Das usinas sucroenergéticas às biorrefinarias: o futuro do setor

Uma análise prática na visão operacional de quem trabalha com tecnologias no setor

*Por Márcio Venturelli

É sempre muito difícil falar de futuro, mas propomos aqui um olhar para esse setor que não para de evoluir em tecnologias e entregar alto valor para nosso País. Com uma visão operacional na área de bioenergia, gostaria de propor o desafio de olhar o que vem pela frente e falar deste que será o protagonista da Descarbonização, Transição Energética e Digitalização.

A descarbonização nas usinas sucroenergéticas refere-se ao processo de redução das emissões de carbono e de outros gases de efeito estufa provenientes das atividades de produção. Isso envolve a adoção de tecnologias mais limpas e sustentáveis, a melhoria da eficiência energética, o uso de fontes de energia renovável e a implementação de práticas que minimizem o impacto ambiental.  A descarbonização na indústria é uma parte essencial dos esforços globais para alcançar metas de redução de emissões e transitar para uma economia de baixo carbono.

Existem várias medidas e tecnologias que estão sendo adotadas para promover a descarbonização nas usinas sucroenergéticas, como:

• Uso de fontes de energia renovável: a substituição de combustíveis fósseis tem sido feita a partir do uso do bagaço de cana-de-açúcar para gerar energia elétrica e térmica.
• Cogeração de energia: A cogeração é uma prática comum nas usinas de açúcar e etanol, em que o calor residual gerado durante o processo de produção é aproveitado para gerar energia elétrica. Isso aumenta a eficiência energética das usinas e reduz a necessidade de energia proveniente de fontes não renováveis.
• Produção de biogás: A vinhaça, um subproduto da produção de etanol, sendo aproveitada para a produção de biogás, que é uma fonte de energia renovável. O biogás pode ser utilizado para gerar eletricidade ou ser convertido em biometano para uso como combustível veicular.
• Eficiência energética: Melhorar a eficiência energética nas usinas é fundamental para reduzir o consumo de energia e, consequentemente, as emissões de carbono. Isso pode ser alcançado por meio de atualização de equipamentos, uso de tecnologias mais eficientes, como motores elétricos de alto rendimento, e implementação de práticas de gestão energética.
• Uso de tecnologias de baixo carbono: O investimento em tecnologias de baixo carbono, como a produção de etanol de segunda geração (2G) a partir de bagaço ou palha de cana-de-açúcar, ajuda a reduzir as emissões de gases de efeito estufa.

A descarbonização nas usinas é um processo contínuo que requer investimento em tecnologias limpas, mudanças nas práticas de produção e gestão eficiente dos recursos. Ao adotar medidas de descarbonização, as usinas contribuem para a redução das emissões de gases de efeito estufa, promovendo a sustentabilidade ambiental e cumprindo metas de redução de carbono. Além dos benefícios ambientais, a descarbonização também pode trazer vantagens econômicas, como a redução dos custos com energia e a valorização dos produtos no mercado.

A transição para uma usina sucroenergética com baixa emissão de carbono requer um planejamento estratégico e investimentos significativos em tecnologias e infraestrutura. Além das medidas mencionadas anteriormente, outras ações podem ser adotadas, tais como:

Melhoria no manejo agrícola: Práticas agrícolas sustentáveis, como o uso de técnicas de plantio direto, rotação de culturas e manejo integrado de pragas, podem reduzir a necessidade de fertilizantes químicos e pesticidas, contribuindo para a redução das emissões de gases de efeito estufa.

Uso de bioplásticos e produtos de biomassa: As usinas podem explorar oportunidades de produção de bioplásticos a partir de fontes renováveis como a cana-de-açúcar. Além disso, subprodutos da produção de açúcar e álcool, como a torta de filtro e a vinhaça, podem ser utilizados na fabricação de fertilizantes orgânicos, reduzindo a dependência de produtos químicos.

Parcerias e programas de certificação: A participação em parcerias e programas de certificação pode ajudar as usinas a demonstrarem seu compromisso com a descarbonização. Certificações como o RenovaBio, no Brasil, incentivam a produção de biocombustíveis de baixa emissão de carbono, proporcionando benefícios fiscais e maior reconhecimento no mercado.

Pesquisa e desenvolvimento: A pesquisa contínua e o desenvolvimento de novas tecnologias são essenciais para impulsionar a descarbonização nas usinas. Investir em pesquisa e desenvolvimento de tecnologias limpas, como a produção de biocombustíveis avançados e a captura e armazenamento de carbono, pode abrir novas oportunidades e viabilizar a transição para um setor mais sustentável.

É importante ressaltar que a descarbonização nas usinas sucroenergéticas não ocorre de forma isolada, mas como parte de uma abordagem holística e integrada, envolvendo todos os elos da cadeia produtiva, desde a produção de matéria-prima até a distribuição dos produtos finais. A colaboração entre os setores público e privado, a implementação de políticas adequadas e o compromisso das empresas são fundamentais para acelerar a descarbonização e promover a transição para um futuro mais sustentável no setor sucroenergético.

O futuro das usinas: indústria digital

Antes de falarmos do futuro do setor, vamos falar sobre os direcionadores da indústria do futuro, que apontam para uma produção Sustentável, Digital e Autônoma. A produção sustentável na indústria refere-se a práticas e processos de fabricação que buscam minimizar o impacto ambiental, preservar os recursos naturais e promover a responsabilidade social. É uma abordagem que busca equilibrar os aspectos econômicos, ambientais e sociais da produção, visando a longevidade e o bem-estar das gerações presentes e futuras.

A indústria digital é uma planta produtiva que utiliza tecnologias digitais avançadas para otimizar processos de produção, melhorar a eficiência, impulsionar a inovação e promover a transformação digital em toda a cadeia de valor. Essa transformação envolve a integração de tecnologias digitais em todas as áreas da indústria, desde a concepção e desenvolvimento de produtos até a produção, logística, qualidade e interação com clientes.

Esta indústria é caracterizada pelo uso intensivo de tecnologias digitais para impulsionar a transformação, a inovação e a eficiência nas operações industriais, trazendo benefícios tanto para as empresas quanto para os consumidores.

Uma indústria autônoma através da IA (Inteligência Artificial) é uma produção onde os sistemas e processos são automatizados e operados de forma autônoma por meio de algoritmos de IA. Essa abordagem visa aprimorar a eficiência, a produtividade e a tomada de decisões, permitindo que as máquinas realizem tarefas complexas de forma independente, com base em dados e aprendizado automático.

Nesse contexto, a IA desempenha um papel central, capacitando máquinas e sistemas a realizar atividades que antes eram exclusivas dos seres humanos. Através da coleta, análise e interpretação de dados em tempo real, a IA pode automatizar processos, identificar padrões, tomar decisões e ajustar-se às mudanças do ambiente de maneira adaptativa, focado em operações conhecidas e repetitivas.

Dado a visão do futuro da indústria, o setor sucroenergético é uma indústria de energia, que seguramente, seguirá os passos das diretrizes globais apresentadas, somado a característica de biotecnologias, seguirá o rumo da Biorrefinarias, sendo geradora de energias, estará composta em um Grid Global sustentação e energética e sendo Verde, por si só, já é fonte de Sustentabilidade.

A transformação digital tem desempenhado um papel fundamental nas indústrias, impulsionando a inovação, a eficiência e a competitividade. As usinas estão adotando diversas tecnologias e estratégias para promover a transformação digital em suas operações. Aqui estão alguns exemplos de como a transformação digital está impactando as indústrias:

Automação de processos: A automação de processos industriais é uma das principais áreas de transformação digital. Isso envolve a substituição de tarefas manuais e repetitivas por máquinas e sistemas automatizados, como robôs, sensores e sistemas de controle. A automação melhora a eficiência, reduz erros e aumenta a produtividade, além de permitir a coleta de dados em tempo real para tomada de decisões mais informadas.

Internet das Coisas (IoT): A IoT desempenha um papel importante na transformação digital das indústrias. Por meio da conexão de dispositivos e sensores à Internet, é possível coletar e analisar dados em tempo real. Isso possibilita o monitoramento remoto de equipamentos, a otimização do uso de recursos, a manutenção preditiva e a melhoria da eficiência operacional.

Big Data e análise de dados: A coleta massiva de dados gerados por máquinas, sensores e sistemas industriais é aproveitada para análise e obtenção de insights. O uso de tecnologias de big data e análise de dados permite identificar padrões, tendências e problemas, possibilitando melhorias na qualidade, na segurança e na eficiência dos processos industriais.

Inteligência Artificial (IA): A IA desempenha um papel cada vez mais importante na transformação digital das indústrias. Algoritmos de IA podem ser usados para otimizar processos, prever falhas em equipamentos, melhorar a qualidade do produto, personalizar a produção, entre outras aplicações. A IA também é utilizada em sistemas de visão computacional, reconhecimento de padrões e tomada de decisões autônomas.

Gêmeo Digital: O gêmeo digital na indústria é uma representação virtual em tempo real de um produto, processo ou sistema físico. Ele é criado através da combinação de dados do mundo real com modelos digitais, permitindo simular e monitorar o desempenho e comportamento do objeto físico de forma precisa. Esta tecnologia que integra o mundo físico ao digital, proporcionando uma visão virtual e precisa de produtos, processos e sistemas. Ele impulsiona a inovação, otimiza o desempenho, reduz custos e aumenta a eficiência operacional.

Realidade Virtual e Realidade Aumentada: A realidade virtual (VR) e a realidade aumentada (AR) estão sendo aplicadas nas indústrias para melhorar a capacitação e a segurança dos funcionários, a simulação de processos e a visualização de projetos. Essas tecnologias permitem treinamentos imersivos, colaboração remota e visualização de projetos em 3D, agilizando processos e reduzindo erros.

A transformação digital nas usinas está impulsionando a chamada Usina 4.0, caracterizada pela integração de tecnologias avançadas nos processos industriais. Essa transformação tem o potencial de trazer benefícios significativos para o setor, tais como:

Melhoria da eficiência e produtividade: A automação, a IoT e a análise de dados permitem otimizar processos, reduzir desperdícios e aumentar a eficiência operacional. Isso resulta em uma maior produtividade e na redução de custos.

Maior qualidade e personalização: A coleta e análise de dados em tempo real permitem o monitoramento e controle precisos dos processos de produção, garantindo maior qualidade e consistência dos produtos. Além disso, a tecnologia digital possibilita a personalização em massa, atendendo às necessidades específicas dos clientes.

Melhoria da segurança: A transformação digital permite o monitoramento contínuo das condições de trabalho e dos equipamentos, identificando potenciais riscos e antecipando falhas. Isso contribui para a segurança dos trabalhadores e a prevenção de acidentes.

Tomada de decisões informadas: Com a análise de dados em tempo real e o uso de IA, as empresas têm acesso a insights valiosos para a tomada de decisões estratégicas. Isso permite uma gestão mais eficaz, com base em dados concretos e precisos.

Redução do impacto ambiental: A transformação digital também pode contribuir para a sustentabilidade das indústrias. O uso de tecnologias como a IoT e a IA pode otimizar o consumo de recursos, reduzir a emissão de gases de efeito estufa e promover práticas mais sustentáveis.

Maior integração da cadeia de suprimentos: A digitalização dos processos permite uma melhor comunicação e colaboração entre os diferentes participantes da cadeia de suprimentos. Isso resulta em uma maior eficiência e agilidade na entrega de produtos e serviços.

Novos modelos de negócio: A transformação digital também abre portas para novos modelos de negócio e oportunidades de receita. A conectividade e a digitalização permitem a criação de serviços adicionais, como monitoramento remoto, manutenção preditiva e contratos de desempenho.

A transformação digital está revolucionando as usinas, impulsionando a inovação, a eficiência e a competitividade. As usinas que adotam essa transformação estão se posicionando de forma estratégica para enfrentar os desafios do futuro e aproveitar as oportunidades oferecidas pela era digital.

Fluxograma de Produção de uma Biorrefinaria

No campo, a cana é digital

O setor sucroenergético está evoluindo rapidamente com as tecnologias digitais do plantio a colheita da cana e a agriculta em alta tecnologia é uma característica das biorrefinarias.

A agricultura digital, também conhecida como agricultura de precisão ou agrotecnologia, é um campo que combina tecnologia, dados e análise para otimizar os processos agrícolas. Ela envolve o uso de diferentes tecnologias digitais para coletar informações, monitorar as condições agrícolas, tomar decisões baseadas em dados e melhorar a eficiência e a produtividade no setor agrícola. Um dos aspectos-chave da agricultura digital são:

Monitoramento e sensoriamento: Sensores e dispositivos conectados são usados para coletar dados em tempo real sobre fatores agrícolas, como umidade do solo, temperatura, umidade do ar, radiação solar, níveis de nutrientes, entre outros. Esses sensores podem estar presentes no solo, nas plantações, em drones e satélites. Esses dados são usados para monitorar as condições agrícolas e tomar decisões informadas.

Sistemas de informação geográfica (SIG): Os SIG são utilizados para mapear e visualizar dados agrícolas, como a distribuição de culturas, condições do solo, topografia e outros fatores geográficos relevantes. Essas informações ajudam os agricultores a planejar o uso eficiente do solo, identificar áreas de maior produtividade e otimizar a gestão dos recursos agrícolas.

Agricultura de precisão: A agricultura de precisão envolve a aplicação precisa de insumos agrícolas, como fertilizantes, pesticidas e água, de acordo com as necessidades específicas de cada área da plantação. Isso é feito por meio do uso de técnicas como aplicação variável, onde a quantidade de insumos aplicados é ajustada de acordo com as condições locais, evitando desperdícios e reduzindo os impactos ambientais.

Automação agrícola: A automação está se tornando cada vez mais presente na agricultura digital. Robôs e máquinas agrícolas autônomas são utilizados para realizar tarefas como plantio, colheita, irrigação e pulverização de culturas. Isso aumenta a eficiência, reduz os custos de mão de obra e permite a realização de tarefas de forma mais precisa e consistente.

Análise de dados e tomada de decisões: A coleta e análise de dados agrícolas permitem a tomada de decisões baseadas em informações concretas. Algoritmos e modelos são usados para processar os dados coletados, fornecendo insights valiosos sobre produtividade, saúde das plantas, previsão de pragas e doenças, entre outros aspectos. Isso auxilia os agricultores na tomada de decisões mais informadas sobre manejo, planejamento de culturas e otimização de recursos.

Agricultura de contrato e rastreabilidade: A agricultura digital também facilita o rastreamento e a certificação de produtos agrícolas, permitindo que os agricultores forneçam informações detalhadas sobre a origem, a produção e as práticas agrícolas empregadas. Isso é especialmente relevante para atender às demandas dos consumidores por alimentos seguros, sustentáveis e rastreáveis.

A agricultura digital tem potencial para trazer diversos benefícios, tais como:

• Aumento da produtividade: ao fornecer informações detalhadas sobre as condições agrícolas, permite que os agricultores otimizem o uso de recursos como água, fertilizantes e pesticidas, de forma mais precisa, o que resulta em maior produtividade e eficiência nas operações agrícolas.
• Redução de custos: Ao adotar técnicas de agricultura de precisão e automação, os agricultores podem reduzir os custos com insumos agrícolas, mão de obra e manutenção. Além disso, a detecção precoce de doenças e pragas permite a intervenção rápida e precisa, evitando perdas de produção e reduzindo os custos de tratamento.
• Sustentabilidade ambiental: contribui para a sustentabilidade ambiental, pois permite o uso mais eficiente dos recursos naturais, reduzindo o desperdício e minimizando a poluição causada por insumos agrícolas. Além disso, o monitoramento contínuo das condições agrícolas ajuda a prevenir impactos ambientais negativos.
• Melhoria na qualidade dos produtos: permite um melhor controle das condições de crescimento das plantas, resultando em produtos de melhor qualidade, com características específicas de sabor, textura e valor nutricional. Isso atende às demandas dos consumidores por alimentos de alta qualidade e contribui para a valorização dos produtos agrícolas.
• Gestão de riscos: com o monitoramento contínuo e análise de dados, os agricultores podem antecipar e gerenciar riscos agrícolas, como mudanças climáticas, doenças e pragas. Isso permite a implementação de medidas preventivas e a tomada de decisões mais acertadas para proteger as colheitas e garantir a segurança alimentar.
• Acesso a mercados e rastreabilidade: possibilita a rastreabilidade dos produtos agrícolas ao longo de toda a cadeia de suprimentos, desde a produção até o consumidor final. Isso aumenta a confiança dos consumidores na origem e na qualidade dos produtos, abrindo oportunidades para acesso a mercados exigentes e diferenciados.

Em resumo, a agricultura digital está revolucionando a forma como a cana é cultivada, trazendo maior eficiência, sustentabilidade e qualidade para o setor. A adoção de tecnologias digitais e a utilização inteligente de dados estão impulsionando a transformação do setor agrícola nas usinas sucroenergéticas.

O setor continua em evolução, é exemplo de importância e eficiência na produção agrícola e industrial, as biorrefinarias são parte das respostas das inquietações frente aos desafios do século XXI para as demandas de energia.

*Márcio Venturelli trabalha há 30 anos no mercado de Automação Industrial, é especializado em Digitalização e Indústria 4.0 e atualmente é Coordenador Técnico do Instituto SENAI de Tecnologia e Professor de Automação Industrial, como foco em Transformação Digital.