BRASIL BIOMASSA

Apresentação do Livro Biorrefinaria da Biomassa da Cana-de-açúcar
Em nome da Associação Brasileira das Indústrias de Biomassa e Energia Renovável  e dos numerosos colaboradores da Brasil Biomassa Consultoria Engenharia e Tecnologia que ajudaram no desenvolvimento do primeiro Livro Biorrefinaria Biomassa da Cana-de-açúcar que tem por objetivo uma avaliação pormenorizada do setor da cana-de-açúcar na produção de um produto sustentável e energético (descarbonização industrial) no Brasil.
A cana-de-açúcar, uma importante cultura comercial no Brasil , desempenha um papel crucial no fornecimento não apenas de açúcar, mas também de etanol . Os subprodutos da cana-de-açúcar encontram utilidade como ração animal em vários países. O cultivo da cana-de-açúcar se expandiu para regiões com climas quentes em todo o mundo. O maior contribuinte para a produção global de cana-de-açúcar é o continente americano, incluindo países como Brasil, México, EUA respondendo por cerca de 51% da produção total, seguido pela Ásia (41,6%), África (5%) e Oceania (1,7%). 
O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, com uma produção impressionante na safra 2025/26  estimada pela Conab em 668,8 milhões de toneladas em um levantamento, representando uma atualização de 663,4 milhões de toneladas em um levantamento anterior. 
O maior desafio do setor sucroenergético é o aproveitamento dos tipos de biomassa residual gerado desde a colheita até o processamento nas usinas. A cana-de-açúcar é considerada uma das grandes alternativas para o setor de biocombustíveis devido ao grande potencial na produção de etanol e seus respectivos subprodutos.  
A agroindústria sucroalcooleira nacional, diferentemente do que ocorre nos demais países, opera numa conjuntura positiva e sustentável.  Pelo conceito de bagaço entende-se apenas o caule macerado, não incluindo a palhada e os ponteiros, que representam 55% da energia acumulada no canavial.  Este potencial fabuloso de palha é pouco aproveitado, sendo, na maioria dos casos, queimado no campo. 
Nas últimas décadas, houve um aumento notável na produção de cana-de-açúcar, impulsionado pela crescente demanda por açúcar, etanol derivados dessa cultura versátil. Consequentemente, a indústria açucareira gera uma quantidade significativa de resíduos agrícolas. 
Existem recursos potenciais inexplorados associados à colheita e ao processamento da cana-de-açúcar, a biomassa sem uso comercial e energético (folhas, pontas e palhiço) deixado no campo e o bagaço da cana-de-açúcar como excedente das usinas, principalmente naquelas que não utilizam para cogeração.  Neste sentido é extremamente adequado o aproveitamento energético como descrevemos neste relatório.
A queima de lixo (biomassa sem uso) da cana-de-açúcar no campo tem sido alvo de escrutínio nos últimos anos devido à invasão urbana e preocupações com a qualidade do ar, e o excesso de lixo (folhas, pontas e palhiço) deixado no campo também pode reduzir a produtividade da cultura da soca devido às temperaturas mais baixas do solo e à maior umidade do solo. 
As usinas de cana-de-açúcar também detém um excesso (não uso em cogeração) de bagaço.  Sem a utilização adequada, o bagaço é comumente descartado como resíduo sólido ou utilizado como fonte de combustível para o processo de moagem. Para cada tonelada de cana-de-açúcar, aproximadamente 280 kg de bagaço úmido são produzidos, destacando a quantidade substancial desse resíduo. 
A biomassa do bagaço da cana-de-açúcar  tem o potencial de ser transformada em energia, materiais e produtos químicos finos. As pontas e folhas da cana-de-açúcar que costumam ser deixadas no campo podem representar até 30% da biomassa total (FAO, 2006), considerando o volume total de biomassa produzida por unidade de área plantada.   
A quantidade de resíduos decorrente da colheita da cana-de- açúcar depende de variados fatores, entre os quais: o sistema com ou sem queima da cana na pré-colheita, a altura dos ponteiros, a variedade plantada, a idade da cultura e seu estágio de corte, o clima, o solo, o uso ou não de vinhoto na fertirrigação do campo, entre outros, que exercem influência importante nas características, quantidade e qualidade da palha.  
E neste livro enumeramos as alternativas energética com o uso da biomassa da cana-de-açúcar.
O valor médio da produção de matéria seca que estima os resíduos secos potenciais da cana-de-açúcar, denominados palha, é de 140 kg por tonelada de cana colhida, com 50% de umidade, considerando as diversas variedades de cana-de-açúcar plantadas.
A produtividade média de cana-de-açúcar no Brasil é de 85 toneladas por hectare, sendo que para cada tonelada de cana processada são gerados cerca de 140 kg de palha e 140 kg de bagaço em base seca, ou seja, 12 toneladas de palha e 12 toneladas de bagaço. A palha de cana-de-açúcar representa 15% do peso dos colmos da cana madura, ou 12% quando seca. 
A Brasil Biomassa desenvolveu uma série de projetos e plantas industriais para o aproveitamento da biomassa da cana-de-açúcar. 
Temos um quantitativo de disponibilidade de resíduos de 327.855.000 ton./ano da palha e bagaço um poder calorífico  13,4 MJ/kg que podem ser utilizados na produção do biochar.
Essas duas matérias-primas orgânicas (palhiço e bagaço) podem ser convertidas termoquimicamente em biochars, biocarbono e biopellets e briquetes como produtos energéticos para  captura e armazenamento de carbono, a capacidade de retenção de água e melhorar a produtividade da cana-de-açúcar. 
Os benefícios são esperados tanto para os produtores de cana-de-açúcar quanto para os usineiros por meio da produção de subprodutos valiosos da pirólise de resíduos de bagaço e do palhiço da cana-de-açúcar, bem como o aprimoramento do papel da indústria da cana-de-açúcar nos mercados de energia renovável.
Uma extensa pesquisa desenvolvida neste relatório revelou uma via promissora para melhorar a recuperação de energia por meio da conversão de resíduos da cana-de-açúcar em novos produtos energéticos. Essa transformação é obtida empregando técnicas termoquímicas e bioquímicas após o processo de desvolatilização da biomassa. Esses métodos inovadores oferecem uma oportunidade atraente para aproveitar maior potencial energético de sobras da cana-de-açúcar, abrindo caminho para a utilização sustentável e eficiente de recursos.
A versatilidade do bagaço de cana-de-açúcar abre inúmeras possibilidades para sua aplicação em vários setores, fornecendo alternativas sustentáveis e ecologicamente corretas em várias indústrias.
O desafio do setor agroindustrial vai exigir uma enorme quantidade de adubos e fertilizantes e o biochar e a amônia verde pode ser uma solução ao setor. Uma solução sustentável e multifuncional para mudanças climáticas pode ajudar a construir resiliência em comunidades locais de alto risco e sensíveis ao impacto das mudanças climáticas. 
Em face do aumento das temperaturas globais, eventos climáticos extremos e a necessidade resultante de agricultura adaptada, o biochar e a amônia verde oferecem uma solução interseccional para questões em torno da degradação do solo, remoção de carbono, desafios de uso da terra, insegurança alimentar e desenvolvimento econômico.
Desde 2022, o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) defende que as tecnologias de remoção de dióxido de carbono (CDR) são um complemento necessário às reduções de emissões para atingir um futuro líquido zero e limitar o aquecimento global a 2°C ou menos. 
O desenvolvimento da atividade industrial, as flutuações nos mercados dos combustíveis fósseis bem como as exigências em termos ambientais devido às alterações climáticas a nível global, tem conduzido a uma utilização cada vez mais intensiva dos recursos naturais, nomeadamente de recursos biológicos vegetais. 
Esta utilização faz-se não só para fins energéticos mas também, e cada vez mais, para a obtenção de bioprodutos. O aperfeiçoamento da conversão da variedade de recursos vegetais em produtos químicos e energia é a chave (bioeconomia) para que a economia mundial utilize de forma intensa a biomassa sustentável (cana-de-açúcar) renovável.
A valorização da biomassa cana-de-açúcar em biorrefinaria, tem uma relevância crescente, pois integra processos de conversão de biomassa para a obtenção de energia, materiais e produtos químicos, nomeadamente de valor acrescentado tornando-se unidades industriais geradoras de emprego e riqueza. 
Trabalhamos na implementação de uma biorrefinaria para promover a gestão  sustentável através da produção de produtos de valor acrescentado. Numa biorrefinaria cana-de-açúcar lignocelulósica, onde a biomassa bruta é primeiro limpa, pré-tratada para melhorar a acessibilidade de açúcares para processamento subsequente e, em seguida, decomposta em seus constituintes primários (celulose, hemicelulose e lignina) por meio de rotas bioquímicas (enzimática) ou químicas (ácida).
A celulose e a hemicelulose são convertidas em açúcares monoméricos. A glicose obtida da hidrólise da celulose é posteriormente convertida em produtos valiosos, como bioetanol, ácido acético, acetona, butanol e ácido sucínico, por meio da fermentação.
Neste sentido estamos implantando dois projetos de formação de biorrefinaria cana-de-açúcar avançada com a matéria-prima da palha, bagaço e a vinhaça envolvendo diferentes materiais (resíduos do cultivo e do processamento da cana-de-açúcar) de biomassa renovável sem valor comercial. Uma alternativa sustentável e energética com a geração de recursos aos produtores da cana-de-açúcar.
As operações do setor sucroenergético geram subprodutos que são frequentemente deixados em decomposição (palha), liberando dióxido de carbono e metano na atmosfera. O uso dos resíduos da cana-de-açúcar como matéria-prima energética pode mitigar essas emissões, ao mesmo tempo em que fornece uma fonte de energia sustentável. 
Seus usos não só oferecem uma oportunidade de utilização da biomassa para fins comerciais, como também contribuem para o armazenamento de carbono a longo prazo, reduzindo potencialmente a pegada de carbono geral em comparação com a combustão. Tecnologias avançadas, como pirólise e gaseificação, tornaram viável a conversão desses materiais em biocombustíveis de alta energia.
Trabalhamos no desenvolvimento da plataforma para a implantação da biorrefinaria, com uma avaliação técnica (mapeamento e suprimento) para o aproveitamento integral dos resíduos  (matérias-primas) de origem da cana-de-açúcar, na performance da engenharia conceitual e tecnologia de conversão térmica e no desenvolvimento dos bioprodutos energéticos.
Trabalhamos no planejamento da etapa de “sourcing, preparação” na cadeia de suprimento (sustentabilidade) da matéria-prima (disponibilidade potencial da lignina, celulose e dos compostos alvo) com amplo conhecimento da variabilidade da biomassa (avaliação laboratorial da composição da biomassa, carbono e  extrativos) para interagir na aplicação da melhor tecnologia (pirólise, hidrólise ou auto-hidrólise para recuperação de antioxidantes e celulose, digestão anaeróbica, torrefação e gaseificação).
Assim estamos trabalhando no desenvolvimento inovador de implantação de duas biorrefinarias florestais avançadas e sustentáveis. Utilizando matérias-primas naturais (florestal) para a produção de bioquímicos (produtos à base de lignina e de fibras da celulose e de bioetanol ou etanol de baixa emissão) ecologicamente corretos que podem substituir produtos à base de petróleo.
Nossas soluções energéticas e sustentáveis podem desempenhar um papel importante no enfrentamento de alguns dos maiores desafios do mundo: o crescimento populacional e as mudanças climáticas. A utilização de matérias-primas (desenvolvemos uma avaliação do ciclo de vida da biomassa de origem sustentável até os produtos finais) renováveis (cana-de-açúcar) em produtos  que substituem alternativas (melhor desempenho ambiental) à base de petróleo (bioetanol) e que resultam em baixa pegada de carbono. (melhoria ambiental na cadeia de valor).

 

PRIMEIRO PROJETO EM DESENVOLVIMENTO DE IMPLANTAÇÃO BIORREFINARIA CANA-DE-AÇUCAR NO ESPÍRITO SANTO. O PROJETO ENVOLVERÁ A AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA E DE MAPEAMENTO E DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA PARA APROVEITAMENTO DA BIOMASSA DA PALHA, DO BAGAÇO PARA A PRODUÇÃO DE NOVOS PRODUTOS. 
Utilizando todos os componentes dos resíduos da biomassa (cana-de-açúcar), a empresa pretende produzir biopolímeros à (agentes ligantes e dispersantes de lignina) e vanilina, fibras e bioetanol avançado. 
Estamos avaliando as potencialidades da biomassa da cana-de-açúcar, em diferentes etapas: (1) componente biopolímero em misturas de polímeros termoplásticos; (2) melhorias nas propriedades interfaciais por modificação química que fornecem melhor compatibilidade com polímeros sintéticos; e (3) pode ser despolimerizada para ser convertida em produtos químicos de plataforma para a síntese de vários polímeros. 
A valorização eficiente da biomassa é crucial para substituir a matéria-prima atual à base de petróleo e estabelecer biorrefinarias da cana-de-açúcar mais sustentáveis e competitivas. Temos um recurso industrial de grande volume e baixo custo para a produção de produtos químicos aromáticos renováveis sendo um importante subproduto da indústria da cana-de-açúcar etanol.
A valorização da biomassa da cana-de-açúcar tem o potencial de melhorar tanto a viabilidade econômica quanto o desempenho ambiental das usinas. 
Entre os diferentes métodos de despolimerização, a despolimerização oxidativa é geralmente atrativa devido às condições operacionais relativamente brandas e à sua capacidade de produzir produtos específicos com múltiplas funcionalidades. 
A despolimerização oxidativa pode ser usada para produzir produtos químicos valiosos, como aldeídos e ácidos aromáticos, bem como ácidos carboxílicos alifáticos. 
A biomassa da cana-de-açúcar  em biorrefinarias pode ser utilizada química e bioquimicamente para produzir fenólicos essenciais de valor agregado verde, ou seja, vanilina, aldeídos fenólicos, compósitos, fibras de carbono de alto desempenho adesivos, eletrodos de bateria de grafeno, resinas, cargas, pigmentos, aditivos na indústria de cimento, adsorventes e preparações de corantes.
Os biopolímeros são utilizados em uma ampla gama de aplicações no mercado final, como químicos, baterias, ligantes industriais e construção civil. A vanilina (base biomassa florestal) será fornecida para empresas de aromas e fragrâncias, bem como para a indústria de alimentos e bebidas. 
Também  a biorrefinaria estará produzindo a celulose especial de alta pureza, principalmente para uso como matéria-prima na produção de éteres e acetato de celulose e ainda de fibras para aplicações industriais.
A biorrefinaria também vai trabalhar na produção de produtos químicos como o bioetanol de segunda geração (altamente sustentável de origem da cana-de-açúcar com as emissões de aproximadamente um décimo do etanol sintético) e intermediários químicos finos para agentes de contraste com  uma variedade de aplicações em setores como agricultura, construção civil e cimentos, produtos químicos, farmacêuticos e cosméticos, alimentos, baterias e biocombustíveis. 
Numa segunda fase a biorrefinaria vai desenvolver novos produtos energéticos utilizando o palhiço e a vinhaça e a torta de filtro como substrato de matéria-prima para a produção de biogás, biometano, biofertilizantes, CO2 industrial, amônia e hidrogênio baixo carbono. Em particular, os resíduos da cana-de-açúcar são reconhecidos como matéria-prima atraente para biorrefinarias devido aos efeitos que podem ser obtidos ao mesmo tempo em que previnem a poluição ambiental.
Desenvolvemos uma série de testes de fermentação da palha, vinhaça e torta  fpara explorar os melhores parâmetros de processo e características para a  produção de biogás e biometano. 
Os resultados mostraram que um pré-tratamento biológico e químico combinado melhorou efetivamente a produtividade de biogás e do biometano da cana-de-açúcar como substratos de fermentação. 
Os tipos de biomassa da cana-de-açúcar são abundantes e amplamente disponíveis, portanto, têm sido consideradas um substrato para fermentação anaeróbica. O pré-tratamento é uma solução promissora para melhorar a biodegradabilidade e atingir uma maior produção de biogás e biometano de materiais lignocelulósicos.
O biometano pode substituir diretamente o gás natural ou, de outra forma, servir como substituto de outros combustíveis fósseis, dependendo da aplicação final.  A vantagem de produzir biometano a partir dos resíduos da cana-de-açúcar é que ele pode ser usado nos setores de energia, construção e indústria e, portanto, pode gerar mais economia de custos para a sociedade. E ao mesmo tempo, ajudaria na descarbonização da aviação e do transporte marítimo que necessitam de combustíveis líquidos renováveis.
Isso significa que pode fazer sentido usar uma grande parte dos resíduos disponíveis para produzir biocombustíveis e principalmente para descarbonizar totalmente o transporte no Brasil, seja na forma de biometano, hidrogênio verde ou combustível líquido. Como o biometano produzido localmente reduz a necessidade de importação de gás natural, ele pode melhorar diretamente a independência e a segurança energética  e proteger contra a exposição à volatilidade dos preços do gás natural.
O aproveitamento da palha, torta e da vinhaça como matéria-prima para a produção de biogás/biometano representa uma oportunidade para reduzir a demanda por combustíveis fósseis e a importação de eletricidade na matriz energética de áreas urbanas. O valor do biogás e do biometano é reforçado como o Cenário de Desenvolvimento Sustentável (EDS) da AIE, que atende integralmente às metas globais de combate às mudanças climáticas, melhoria da qualidade do ar e acesso à energia moderna.
Estamos também avaliando a possibilidade de utilização dos resíduos da cana-de-açúcar como uma matéria-prima significativa para a produção de hidrogênio devido ao seu alto teor de celulose, abundância e teor mínimo de enxofre. Essas características as tornam adequadas para diversas tecnologias de produção de hidrogênio, incluindo biohidrogênio e processos de reforma líquida derivados de biomassa, contribuindo para a produção sustentável de energia.  Uma estratégia é a reforma a vapor de metano, mais econômica e com alta capacidade de produção.
Bem como uma avaliação da fermentação anaeróbica por microrganismos pode produzir hidrogênio diretamente a partir de biomassa da cana-de-açúcar, oferecendo um método energeticamente eficiente que utiliza resíduos orgânicos para a produção de bioprodutos. Os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU destacam o potencial do uso de folhas para a produção de hidrogênio. Acompanha o progresso global em direção ao ODS7, que visa garantir energia confiável, acessível, sustentável e moderna para todos. 
O hidrogênio verde (catalisador para a sustentabilidade ambiental, o crescimento econômico e o progresso social), uma fonte promissora de energia limpa, desempenha um papel vital na descarbonização e na obtenção de emissões líquidas zero até 2050 (produz energia limpa e gestão eficiente de resíduos).
 
SEGUNDO PROJETO EM DESENVOLVIMENTO PARA IMPLANTAÇÃO DE BIORREFINARIA CANA-DE-AÇÚCAR NO MATO GROSSO COM INTEGRAÇÃO DAS TECNOLOGIAS DE PIRÓLISE (PRODUÇÃO DE BIOCARBONO, BIOÓLEO E GÁS DE SÍNTESE) OU BIOCHAR (EXTRATO PIROLENHSO E VINAGRE DE MADEIRA) E DE GASEIFICAÇÃO (PRODIÇÃO DE HIDROGÊNIO VERDE COM USO DA BIOMASSA CANA-DE-AÇÚCAR.
A gaseificação de biomassa é uma integração de inúmeras etapas sobrepostas, o que impossibilita o controle e a otimização dessas diferentes etapas de forma distinta em um gaseificador de estágio único.  Uma estratégia de gaseificação atípica separa a pirólise e a gaseificação de biomassa em estágios separados com controle individual, que são então posteriormente integrados, ou seja , uma gaseificação em vários estágios. 
Ela evita a mistura de voláteis produzidos e biocarvão (biocarbono ou biochar). Assim temos uma maior pureza do gás de saída, taxa de transformação de biocarvão e eficiência, juntamente com baixos níveis de formação de alcatrão, podem ser alcançados ao empregar esta estratégia.
A pirólise é a decomposição térmica da biomassa que ocorre na ausência de oxigênio com faixas de temperatura de operação de 350 a 550 °C que podem chegar a até 700 °C. O processo de pirólise decompõe materiais orgânicos em misturas sólidas, líquidas e gasosas. Os produtos de pirólise são transportados para uma unidade central de gaseificação de biomassa, melhorando assim a densidade energética do vetor de energia transportado e, portanto, a economia da cadeia de suprimentos. 
A densidade energética é significativamente aumentada quando a biomassa é transformada em óleos pirolíticos ou biocarbono/biochar (aumento na densidade onde o cavacos de madeira é de 8 GJ m -3 e o bio-óleo e o biocarbono/biochar aumentam para 30 GJ m -3 e 26 GJ m -3 ).
Desenvolvemos uma gaseificação multi estágio onde pirólise (aumento da quantidade de carbono orgânico no solo - método de sequestro de carbono) e a gaseificação são realizadas em zonas divididas dentro de um gaseificador. Isso permitiu a conversão de biomassa da cana-de-açúcar em produtos utilizáveis em configurações operacionais otimizadas para cada etapa individual. O principal objetivo deste conceito foi obter um gás de síntese limpo (gás combustível para geração de calor) e de alta qualidade com baixo teor de alcatrão.
O biochar é conhecido por recircular o carbono orgânico de volta ao solo e auxiliar na adsorção iônica, evitando assim a lixiviação de nutrientes e minerais vitais para as águas subterrâneas. 
Além disso, a capacidade de retenção de água é aprimorada quando o biochar é misturado a solos arenosos (alternativa neutra em carbono para a produção de fertilizante ecológico). O biochar pode ser fonte de energia, misturado com fertilizantes para remediação do solo ou usado como redutor para aplicações metalúrgicas (biocarbono), catalisadores ou adsorventes.
Na segunda fase estaremos desenvolvendo um modelo de gaseificação integrada com reatores de deslocamento de água-gás e uma unidade de recuperação de produto para produção de hidrogênio. A gaseificação de biomassa da cana-de-açúcar é um tratamento térmico que resulta em alta produção de produtos gasosos. 
A reforma do vapor de hidrocarbonetos (oxidação parcial de resíduos e do vapor selecionada de compostos aromáticos e a gaseificação) para produzir uma mistura de H₂ e CO₂ (gás de síntese), seguida pela conversão por deslocamento de água-gás para produzir H₂ e CO₂. O gás hidrogênio será produzido pela gaseificação de vapor de resíduos carbonizados. A energia necessária para o processo de carbonização pode ser minimizada por meio da economia parcial de energia do reator de gaseificação. 
A  biomassa (cana-de-açúcar) pode ser considerada a melhor opção e tem o maior potencial, atendendo às necessidades energéticas para garantir o fornecimento de combustível zero carbono (produção de  hidrogênio de forma sustentável).  
A gaseificação da biomassa (cana-de-açúcar)  oferece a rota mais rápida e econômica para a produção de hidrogênio renovável. O hidrogênio é um combustível limpo, sem emissões de CO2 , e pode ser facilmente utilizado em células de combustível para geração de eletricidade.  
Além disso, o hidrogênio apresenta um alto rendimento energético de 122 kJ/g, 2,75 vezes maior que os combustíveis de hidrocarbonetos.
O uso do hidrogênio como combustível para transporte e aplicações estacionárias está recebendo muita atenção favorável.   O gás hidrogênio está sendo explorado para uso em motores de combustão e veículos elétricos a célula de combustível e poderá ser utilizado em transporte de caminhões, aeronaves e navios.
Espera-se que a geração sustentável de biocombustíveis a partir de biomassa residual  da cana-de-açúcar seja uma parte importante da estratégia de gestão energética para este século.  A biomassa, em todas as suas formas, é atualmente considerada a quarta maior fonte primária de energia e um substituto viável, num futuro não muito distante, para aplicações atualmente dependentes de combustíveis fósseis.
Uma maneira promissora de reduzir o impacto da produção de biomassa da cana-de-açúcar é a aplicação plena dos princípios da (bio)economia circular: o uso circular de madeira e subprodutos e a priorização do uso de resíduos que são de vital importância para a produção de biocombustíveis energéticos e na busca de uma transição energética zero carbono.
A descarbonização industrial no Brasil poderá ocorrer de forma diferente em diferentes setores industriais, dependendo das características locais, da viabilidade das opções de descarbonização pode ser fortemente influenciada pelo preço e disponibilidade de biomassa da cana-de-açúcar, eletricidade renovável e locais de armazenamento de carbono. 
Portanto, diferentes estratégias e caminhos para reduzir as emissões em todos os setores devem ser explorados.  E avaliamos os tipos de biomassa da cana-de-açúcar. 
Finalmente,  avaliamos as principais tecnologia para aproveitamento da biomassa da colheita e do processamento da cana-de-açúcar. Enumeramos  as tecnologias:.   

1. Tecnologia de aproveitamento da palha da cana-de-açúcar para a produção de Biochar (extrato pirolenhoso e vinagre da madeira) para sequestro de carbono, fertilizante ecológico e para agricultura regenerativa. A alta demanda por fornecimento de energia em uma população mundial crescente requer o uso de alternativas não fósseis como chave fundamental para reduzir as emissões de gases de efeito estufa (GEE) e limitar o aquecimento global. A produção de biocombustíveis líquidos é uma ação importante para conter o aquecimento global, pois representa uma tecnologia madura, escalável e bem desenvolvida, com comprovada baixa pegada de carbono.
Nas últimas décadas, a colheita pré-queima foi quase abolida, e o sistema mecanizado verde foi adotado em quase 97% das áreas de cana-de-açúcar no centro-sul do Brasil. 
Como consequência, grandes quantidades de palha, variando de 10 a 20 Mg ha −1 ano −1 , foram depositadas nos canaviais, disponibilizando aproximadamente 80 milhões de toneladas de palha por ano. A manutenção da palha na superfície do solo promove mudanças substanciais no sistema de produção de cana-de-açúcar, como melhorias na qualidade do solo e nos estoques de carbono (C), e aumento das emissões de N 2 O do solo. Assim, além de gerar diversos benefícios ao sistema solo-planta-atmosfera, a manutenção da palha na superfície do solo também representa uma valiosa matéria-prima que pode ser convertida em biocombustíveis avançados, uma questão de interesse de várias empresas.
Uma das rotas potenciais para produzir biocombustíveis avançados usando biomassa lignocelulósica é a pirólise, através da qual a biomassa é exposta a altas temperaturas em níveis baixos ou nulos de oxigênio para ser convertida em bio-óleo, biogás e biochar. O bio-óleo pode ser usado na produção de biocombustíveis avançados (ou seja, combustíveis de aviação sustentáveis), o biogás é usado no fornecimento de energia e o biochar é aplicado principalmente em solos agrícolas. O biochar é um material carbonizado rico em C aromático que tem sido usado como um corretivo do solo em campos agrícolas para fornecer vários serviços ecossistêmicos. 
Um impacto ambiental positivo dessa prática é a redução potencial das emissões de N 2 O, um gás traço emitido em baixas quantidades, mas com um potencial de aquecimento global 273 vezes maior que o dióxido de carbono (CO 2). 
A palha de cana-de-açúcar tem sido considerada uma matéria-prima promissora e econômica para a produção de bioenergia por meio da pirólise. O biochar à base de palha é um subproduto da pirólise de biomassa que tem o potencial de mitigar as emissões de óxido nitroso.

 

2. Tecnologia de aproveitamento da vinhaça e da torta de filtro da cana-de-açúcar para a produção de Biometano. A produção de etanol de cana-de-açúcar gera cerca de 360 bilhões de litros de vinhaça, um efluente líquido com uma demanda química média de oxigênio de 46.000 mg/L. A vinhaça ainda contém cerca de 11% da energia original do caldo de cana, mas essa energia química é diluída. Esse resíduo, geralmente descartado ou aplicado na fertirrigação, é um substrato adequado para digestão anaeróbica. 
Com um potencial de biometano variando de 215 a 324 L de metano produzido por quilo de matéria orgânica na vinhaça, a DA poderia melhorar a produção de energia das biorrefinarias de cana-de-açúcar.
A vinhaça é um coproduto necessário da destilação, gerado em grandes quantidades (10–15 L por litro de etanol). É rico em resíduos orgânicos e minerais, levando a um tremendo problema ambiental, e também a muitas oportunidades de processamento. O aumento da circularidade em direção a biorrefinarias de desperdício zero torna diferentes aplicações de vinhaça cada vez mais atraentes, como fertilizante, ração animal ou fonte de energia por meio de DA. Este último é cada vez mais importante, com pesquisa ativa e implementação recente em larga escala. 
A vinhaça da cana-de-açúcar é um subproduto da indústria da cana-de-açúcar e pode ser usada para geração de biometano. 
Esse processo envolve microrganismos quebrando a matéria orgânica na vinhaça na ausência de oxigênio, produzindo metano e dióxido de carbono, bem como um resíduo rico em nutrientes que pode ser usado como fertilizante. O biometano pode ser usado como uma fonte renovável de energia para eletricidade e transporte.

​

 3. Tecnologia de aproveitamento do palhiço e do bagaço  da cana-de-açúcar para a produção de Biopellets. A crescente valorização de matérias-primas lignocelulósicas renováveis e econômicas representa uma abordagem viável, sustentável e ecologicamente correta para a produção de biopellets como fontes alternativas de energia
A biomassa da cana-de-açúcar tem o potencial de ser uma fonte de energia alternativa sustentável, acessível, renovável e ecologicamente correta. Devido a várias desvantagens, incluindo sua facilidade de absorção e liberação de água, alto teor de umidade e baixo valor calorífico, a biomassa da palha da cana-de-açúcar deve ser pré-tratada por meio de moagem ou secagem.
Um dos problemas com que o setor energético está lidando atualmente é o armazenamento de grandes quantidades de combustível de biomassa da cana-de-açúcar. Para resolver esse problema, a biomassa da cana-de-açúcar (palha   bagaço)é convertida em combustíveis sólidos, como biopellets, para facilitar o manuseio, o transporte e o armazenamento. 
Além disso, os biopellets da cana-de-açúcar são uma maneira rápida e fácil de gerar energia de biomassa zero carbono, que é eficiente e renovável. 

 

4. Tecnologia Bioenergia da Cana-de-açúcar com Captura e Armazenamento de Carbono  é uma tecnologia essencial para reduzir as emissões globais de gases de efeito estufa (GEE).  No relatório avaliamos os detalhes desta tecnologia como uma cadeia de suprimentos multifacetada que tem a vantagem de permitir emissões negativas enquanto gera energia. 
Sua versatilidade é ilustrada pela possibilidade de usar toda a gama de matérias-primas de biomassa da cana-de-açúcar e muitas vias de conversão.  É uma tecnologia altamente adaptável, pois pode ser aplicada a uma variedade de indústrias como a do setor sucroenergético..  
Uma vez que o dióxido de carbono (CO2) tenha sido capturado, ele deve ser transportado e armazenado, ou mesmo reutilizado. No entanto, a reutilização pode às vezes resultar em nenhuma emissão negativa, pois o CO2 é liberado na atmosfera em curto prazo.  
Num contexto em que limitar o aquecimento global se tornou uma questão urgente, os projetos  de captura de carbono ao setor sucroenergético precisam de ser encorajados e apoiados para garantir que podem continuar a enfrentar os desafios do futuro. 
A captura pós-combustão opera em baixas pressões e é adequada para gases de combustão de baixas concentrações de CO2 , mostrando altas eficiências de laboratório a escala comercial.  
Essa tecnologia pode reduzir significativamente as emissões de CO2 das usinas de cana-de-açúcar.  
O projeto está focado na tecnologia de captura baseada para determinar a viabilidade de capturar gases de combustão diretamente versus a necessidade de concentrar o CO 2 para melhor captura.
Bioenergia com Captura e Armazenamento de Carbono, o Beccs consiste em uma tecnologia que combina a geração de energia a partir de recursos renováveis – como a produção de etanol a partir da cana-de-açúcar – com a captura de gás carbônico gerado no processo, que é tratado e depois armazenado em uma formação geológica. 
Assim, enquanto as iniciativas tradicionais de captura e armazenamento de carbono (CCS) estão associadas à queima de combustíveis fósseis – como o gás natural –, os sistemas Beccs vão um passo além ao contribuir para emissões negativas de gases de efeito estufa, ou seja, liberando a menor quantidade possível desses gases e reabsorvendo as emissões restantes

​

5. Tecnologia Biocarvão/Biocarbono Bio-óleo e Gás sintético com uso da biomassa da cana-de-açúcar.  O biocarvão ou biocarbono recentemente ganhou atenção como um substituto potencial para o carvão em processos  siderúrgicos e alumínio devido ao seu potencial de captura de carbono. 
Os biocombustíveis produzidos a partir de biomassa residual da cana-de-açúcar, como biocarvão, bio-óleo ou gás de síntese, podem ser uma substituição propícia para combustíveis fósseis. O biocarvão recebeu muito interesse como um substituto potencial devido à sua alta combustibilidade, alto conteúdo energético, melhor moabilidade e capacidade reduzida. Além disso, a principal vantagem de usar biomassa ou biocarvão como combustível é sua neutralidade de carbono. No relatório avaliamos os detalhes de produção de biocarvão/biocarbono, bio-óleo e gás sintético da biomassa (palha e bagaço) da cana-de-açúcar.
 
6. Tecnologia de Hidrogênio Verde com uso do bagaço da cana-de-açúcar. Combustíveis alternativos de baixas ou zero emissões de CO 2 como a biomassa da cana-de-açúcar são uma solução viável para substituir combustíveis fósseis. A combustão de Hidrogênio é responsável por zero emissões de CO2. O Hidrogênio verde é um substituto ao gás natural como retratamos no  relatório.  O etanol de segunda geração pode ser uma excelente matéria-prima para produzir hidrogênio verde, uma vez que é produzido a partir da fermentação da biomassa da cana-de-açúcar e é um método de emissão zero.
Pesquisas sobre a utilização efetiva do bagaço e da palha da cana-de-açúcar demonstraram avanços significativos na produção de biohidrogênio. A integração de estratégias inovadoras de pré-tratamento, como hidrólise ácida, tratamentos oxidativos e sacarificação enzimática, provou ser essencial para melhorar a recuperação de açúcar e a eficiência dos processos de fermentação. 
Estudos sobre a produção sequencial de hidrogênio e metano, bem como o uso da dinâmica microbiana para otimizar a fermentação, ressaltam ainda mais a versatilidade da cana-de-açúcar como matéria-prima de biohidrogênio.
A mudança global em direção ao biohidrogênio representa uma oportunidade para o Brasil alavancar sua extensa infraestrutura de cana-de-açúcar. 
No entanto, concretizar esse potencial requer abordar barreiras tecnológicas e logísticas, incluindo a otimização de cadeias de suprimentos, desenvolvimento de tecnologias avançadas de conversão e expansão de colaborações de pesquisa como no presente relatório. 
Ao investir nessas áreas, o Brasil pode fortalecer seu papel na formação do futuro da produção de biohidrogênio
Depois dos combustíveis fósseis, a biomassa e a energia solar são consideradas a fonte de longo prazo para a produção de energia de hidrogênio. Usando biomassa da cana-de-açúcar como alimentação, a produção de hidrogênio verde pode ser feita por tecnologia de gaseificação para o desenvolvimento de energia sustentável. 
A biomassa da cana-de-açúcar é a melhor maneira de produzir hidrogênio verde, que é mais limpo e econômico, e é considerado uma das maneiras sustentáveis . Utilizamos em teste industrial o bagaço de cana-de-açúcar como biomassa para a produção de hidrogênio. Desenvolvemos três modelos de processos de gaseificação de biomassa: fluidizado, leito fixo integrado e processo de água supercrítica. Eles são mais eficazes em matérias-primas ricas em lignina e produzem alta produção de gás de síntese.
Hidrogênio desempenha um papel cada vez maior na economia verde. Estima-se que esta transição reduza as emissões de CO 2 em até 30% até 2030.
O objetivo final do estudo setorial é descrever as abordagens mais comuns de uso da biomassa da cana-de-açúcar como fonte de bioeletricidade  com opção de mitigação relevantes para o setor industrial.  Essas opções variam do aumento da eficiência energética e do uso da biomassa da cana-de-açúcar como fonte de geração de energia térmica (aquecimento, calor e vapor) ao desenvolvimento e implantação de novas tecnologias de emissões negativas ou zero carbono.
A coalimentação de hidrogênio junto com biomassa da cana-de-açúcar para aquecimento industrial é uma abordagem emergente que está sendo explorada por várias indústrias como parte dos esforços para reduzir as emissões de carbono e fazer a transição para fontes de energia mais sustentáveis. O hidrogênio poderia teoricamente ser usado como um agente redutor.
Isso permite a redução sem a produção de quaisquer gases de efeito estufa. 
Uma grande quantidade de hidrogênio precisa ser adicionada à reação a uma taxa estável, enquanto a água produzida pela reação deve ser constantemente removida. Altas temperaturas são necessárias para a reação, no mesmo o ponto de fusão.
Neste relatório ampliamos o leque de opções de uso energético da biomassa da cana-de-açúcar com as tecnologia de produção de biocarvão/biocarbono, bio-óleo e gás  de síntese como um substituto do carvão,  óleo diesel e o gás natural. Bem como a utilização do biometano e do hidrogênio verde como um substituto do gás natural. 
Esforços estão em andamento para desenvolver e implementar processos de baixo carbono e neutros em carbono, aumentar o uso de fontes de energia renováveis, avançar na pesquisa de novos materiais e tecnologias e envolver as partes interessadas para impulsionar iniciativas de sustentabilidade com uso da biomassa residual da cana-de-açúcar.

                                                                                                                           AUTOR DO LIVRO